六通道可变带宽数字接收机的FPGA软件设计

发布时间：2017-06-19 14:02

  本文关键词：六通道可变带宽数字接收机的FPGA软件设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的高速发展,FPGA技术的应用也达到了前所未有的高度,不仅实现了数字前端等功能,也是高效实现整个数字系统的载体之一。而且由于软件无线电理论的成熟与完善,软件无线电技术已经成为数字接收机得以实现的核心技术之一。目前,在FPGA上实现数字接收机已经成为了设计的主流。随着日趋复杂的电磁环境,数字接收机也面临着巨大的挑战。本文提出来一种可并行处理6通道信号的可变带宽数字接收机的FPGA软件设计方案,该接收机不但能够进行多通道并行处理,可处理7种不同带宽信号,而且实现了高分辨率的频谱分析。本文首先对提出的方案进行理论分析并验证其可行性,然后在FPGA上对接收机系统做了实现,最后在硬件平台上对该接收机系统做了测试。本文的主要内容包括了以下几方面:1、介绍了数字接收机的相关理论知识,包括了信号采样理论、变带宽数字下变频理论和频谱分析变换理论,这些理论都是软件无线电中的基础理论。2、介绍了本数字接收机系统的设计方案,并对系统进行模块化设计,采用CIC滤波器和多相滤波器相结合的方式设计并实现了变带宽数字下变频器方案。3、对数字下变频后数据进行了频谱变换分析,FFT变换点数可在64~8192点之间变化,使得不同的带宽可以选择不同的变换点数,输出频谱具有很高的分辨率。4、采用CORDIC算法实现对FFT输出的复频谱数据进行取模运算,运算速度非常快,而且运算结果具有很高的精度。5、在Modelsim软件里对该系统的FPGA设计进行功能仿真,验证了该设计各模块的功能是正确的。6、对整个系统进行板级测试,通过在线测试验证了本数字接收机设计系统完全满足设计方案的要求。
【关键词】：FPGA 数字接收机 可变带宽数字下变频 多相滤波 频谱分析
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN851;TN791
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 数字接收机的相关技术研究和发展现状11-14
• 1.2.1 FPGA技术的发展现状11-13
• 1.2.2 国内外数字接收机的发展现状13-14
• 1.3 本文主要工作及论文结构介绍14-16
• 第二章 可变带宽数字接收机的相关理论基础16-28
• 2.1 数字接收机的基本结构16
• 2.2 信号采样理论16-19
• 2.2.1 低通采样定理16-17
• 2.2.2 带通采样定理17-19
• 2.3 可变带宽数字下变频19-22
• 2.3.1 数字正交混频19
• 2.3.2 数字滤波器19-22
• 2.4 频谱分析变换22-27
• 2.4.1 按时间抽取FFT算法23-25
• 2.4.2 按频率抽取FFT算法25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 六通道可变带宽数字接收机方案设计28-41
• 3.1 系统设计指标要求28-29
• 3.2 系统整体设计方案29-30
• 3.3 可变带宽数字下变频设计30-37
• 3.3.1 NCO混频器设计30-34
• 3.3.2 CIC滤波器设计34-35
• 3.3.3 多相滤波器设计35-37
• 3.4 系统方案仿真37-40
• 3.4.1 NCO混频器仿真37-38
• 3.4.2 CIC滤波器仿真38-39
• 3.4.3 多相滤波器仿真39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 可变带宽数字接收机的FPGA设计与实现41-65
• 4.1 FPGA设计概述41-42
• 4.1.1 FPGA的设计基本原则与设计技巧41
• 4.1.2 系统开发工具41-42
• 4.2 系统FPGA软件的设计方案42-43
• 4.3 时钟管理模块43-44
• 4.4 码制转换44-45
• 4.5 可变带宽数字下变频设计实现45-55
• 4.5.1 NCO混频模块设计实现46-48
• 4.5.2 CIC滤波器设计实现48-51
• 4.5.3 多相滤波器设计实现51-55
• 4.6 FFT频谱分析模块设计实现55-59
• 4.6.1 FFT模块设计55-56
• 4.6.2 FFT控制模块设计56-58
• 4.6.3 频谱取模模块设计58-59
• 4.7 数据缓存模块设计59-61
• 4.8 接.控制与参数配置模块设计61-63
• 4.9 系统资源使用情况63-64
• 4.10 本章小结64-65
• 第五章 系统测试65-70
• 5.1 A/D采样输出测试65
• 5.2 数字下变频测试65-66
• 5.3 系统联合测试66-69
• 5.3.1 信号传输接.测试66-67
• 5.3.2 整体测试67-69
• 5.4 本章小结69-70
• 第六章 全文总结与展望70-71
• 6.1 全文总结70
• 6.2 后续工作展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-74
• 攻读硕士学位期间取得的成果74-75

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 杨志钢;雷达宽带数字接收机设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2012年

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本文编号：462701