【摘要】：射頻收發(fā)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)射頻電路與通信原理的教學(xué)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義與實(shí)用價(jià)值,作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)重要組成部分的數(shù)字前端,其負(fù)責(zé)射頻前端與上位機(jī)之間的信號(hào)傳遞與控制交互,完成信號(hào)的采集,變換,顯示等功能。鑒于FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、LabVIEW(虛擬儀器工程平臺(tái))便捷的數(shù)據(jù)采集與分析能力以及USB(通用串行總線)高速數(shù)據(jù)傳輸能力。本文提出了一套基于USB+FPGA+AD/DA(模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器)的數(shù)字前端結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中數(shù)字前端的基本功能。論文主要工作分為以下三個(gè)部分:一是設(shè)計(jì)了數(shù)字前端的整體結(jié)構(gòu);二是根據(jù)數(shù)字前端的結(jié)構(gòu)完成USB、AD/DA和FPGA等芯片的選型及相應(yīng)的電路設(shè)計(jì),并在此基礎(chǔ)上完成了數(shù)字前端PCB版圖繪制與實(shí)物加工;三是編寫了相應(yīng)的程序代碼,完成對(duì)AD/DA、USB等芯片的驅(qū)動(dòng)控制,并采用LabVIEW進(jìn)行上位機(jī)軟件開(kāi)發(fā),用于信號(hào)的接收顯示;最后對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了收發(fā)測(cè)試,驗(yàn)證了平臺(tái)能正常完成數(shù)據(jù)收發(fā)。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN79
【圖文】：

SB 上傳至上位機(jī)。因此數(shù)字前端的總體硬件架構(gòu)如圖 2.1 所示：主要由 FPGA、DA、AD、USB 以及電源五個(gè)功能模塊組成。圖 2.1 數(shù)字前端總體結(jié)構(gòu)圖2.1 FPGA 電路設(shè)計(jì)FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）是當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中最為熱門的器件之一，在無(wú)線通信、雷達(dá)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。依賴其極強(qiáng)的并行數(shù)據(jù)處理能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高密度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。本節(jié)主要詳細(xì)介紹了 FPGA 芯片的功能特點(diǎn)以及在本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中其外圍電路的設(shè)計(jì)。2.1.1 FPGA 的基本概念和特點(diǎn)20 世紀(jì) 80 年代，出現(xiàn)了 PLD（可編程邏輯器件），如 CPLD 和 SPLD，他們與專用定制

圖 2.2 可編程邏輯器件結(jié)構(gòu)原理圖用的 FPGA 芯片為 Altera Cyclone IV 器件系列中度等級(jí)達(dá)到 7 級(jí)，擁有高達(dá) 28848 個(gè)邏輯元件，8 乘法器，4 個(gè)通用鎖相環(huán)，20 個(gè)全局時(shí)鐘，532 個(gè)點(diǎn)，能夠滿足數(shù)字前端對(duì) FPGA 芯片的要求。設(shè)計(jì)控制器件，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)對(duì)USB、AD/DA等芯片進(jìn)行電路，JTAG 接口電路以及片外 FLASH 存儲(chǔ)芯片，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用了兩個(gè)分別為 50MHz 與 27M出連接到 FPGA 芯片的全局時(shí)鐘 GCLK（Pin G1

采用 FBGA-484 封裝，速度等級(jí)達(dá)到 7 級(jí)，擁有高達(dá) 28848 個(gè)邏輯元件，嵌入式內(nèi)存位達(dá)到了 594Kbits，66 個(gè) 18×18 乘法器，4 個(gè)通用鎖相環(huán)，20 個(gè)全局時(shí)鐘，532 個(gè)用戶 I/O 接口等，擁有低成本、低功耗的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足數(shù)字前端對(duì) FPGA 芯片的要求。2.1.2 FPGA 模塊電路設(shè)計(jì)作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主要控制器件，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)對(duì)USB、AD/DA等芯片進(jìn)行控制與通信，F(xiàn)PGA基本的外圍電路包括時(shí)鐘電路，JTAG 接口電路以及片外 FLASH 存儲(chǔ)芯片單路，如圖 2.3~2.5所示。作為 FPGA 的時(shí)鐘源，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用了兩個(gè)分別為 50MHz 與 27MHz 的有源晶振，負(fù)責(zé)提供時(shí)鐘信號(hào)。晶振輸出連接到 FPGA 芯片的全局時(shí)鐘 GCLK（Pin G1，G22）管腳，這個(gè)GCLK 可以用來(lái)驅(qū)動(dòng) FPGA 內(nèi)的用戶邏輯電路，同時(shí)，用戶還可以通過(guò)配置 FPGA 內(nèi)部的 PLLs實(shí)現(xiàn)更高頻率時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘電路如圖 2.3 所示：

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄧瀟宇;戴青云;J F Diouris;鐘潤(rùn)陽(yáng);;數(shù)字前端功耗降低方法的仿真研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2011年12期

2 高晶;;高速噴墨印刷設(shè)備強(qiáng)大的數(shù)字前端[J];數(shù)字印刷;2015年08期

3 張學(xué)毅;譚兮;梁建華;;軟件無(wú)線接收數(shù)字前端的實(shí)現(xiàn)[J];無(wú)線電工程;2007年07期

4 駱騁,吳征,粟欣;軟件無(wú)線電數(shù)字前端的一種新實(shí)現(xiàn)方法[J];無(wú)線通信技術(shù);2000年03期

5 杜累平;;日本地面數(shù)字自主廣播用數(shù)字前端系統(tǒng)簡(jiǎn)介[J];中國(guó)廣電技術(shù)文萃;2014年03期

6 王玄博;楊家清;;有線數(shù)字前端與市縣SDH互補(bǔ)應(yīng)用巧省錢[J];中國(guó)數(shù)字電視;2009年Z1期

7 成初;;EFI推出其最先進(jìn)的Fiery FS 150 Pro數(shù)字前端[J];廣東印刷;2014年03期

8 Tim James;David Kenyon;Sam Chalmers;溫得敏;;適合中國(guó)3G TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字前端解決方案[J];電子設(shè)計(jì)技術(shù);2007年10期

9 梁雪英;建設(shè)DVB-C平臺(tái),數(shù)字前端系統(tǒng)是關(guān)鍵[J];中國(guó)有線電視;2004年05期

10 劉俊;植德坤;;IP數(shù)字前端建設(shè)和組播問(wèn)題分析[J];有線電視技術(shù);2012年03期

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 ;賽靈思推出TD—SCDMA數(shù)字前端參考設(shè)計(jì)[N];人民郵電;2007年

2 張光華;方正借力展會(huì)開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)[N];中國(guó)包裝報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 葉暉;TD-LTE/TD-SCDMA多模數(shù)字前端的研究與設(shè)計(jì)[D];華南理工大學(xué);2018年

2 楊玉慶;3GPP LTE下行接收系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理與VLSI實(shí)現(xiàn)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 徐建康;射頻收發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中數(shù)字前端的研究與設(shè)計(jì)[D];南京郵電大學(xué);2019年

2 邸平;軟件無(wú)線電在3G接收機(jī)數(shù)字前端中的應(yīng)用研究[D];南京工業(yè)大學(xué);2006年

3 張威威;基于C-RAN數(shù)字前端系統(tǒng)的下行基帶處理方案研究及實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

4 李甫成;軟件無(wú)線電數(shù)字前端技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn)[D];華東師范大學(xué);2008年

5 劉君毅;基于C-RAN數(shù)字前端的AXI總線接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2016年

6 宋\~;CDMA2000基站系統(tǒng)數(shù)字前端的研究與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

7 王勇;面向智能電網(wǎng)的通信數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)處理研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2016年

8 李春雨;TD-LTE分布式基站多天線射頻拉遠(yuǎn)單元數(shù)字前端的研究[D];電子科技大學(xué);2011年

9 王麗芳;軟件無(wú)線電收發(fā)機(jī)數(shù)字前端的設(shè)計(jì)[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

10 涂翔;南昌有線數(shù)字電視系統(tǒng)平臺(tái)研究[D];南昌大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2763512