發(fā)布時間：2017-08-23 04:31

  本文關鍵詞：4通道數(shù)據(jù)采集中頻接收機的設計和實現(xiàn)

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【摘要】：中頻接收機是現(xiàn)代雷達系統(tǒng)中必不可少的組成部分,隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,應用軟件無線電思想基于FPGA實現(xiàn)數(shù)字化中頻接收機的方案得到了廣泛應用。本文設計和實現(xiàn)了4通道數(shù)據(jù)采集中頻接收機,接收機板卡由FPGA載卡和通過FMC接口連接的4通道數(shù)據(jù)采集板卡組成,實現(xiàn)對4通道并行中頻信號的數(shù)據(jù)采集,并基于FPGA完成數(shù)字下變頻處理,最后通過PCI Express接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時高速上傳。本文首先介紹了中頻接收機的設計方案和相關理論,分析了數(shù)字下變頻、多速率數(shù)據(jù)處理、CIC濾波器等相關的原理,并給出了數(shù)字下變頻算法的設計,隨后通過Matlab仿真驗證了設計正確性。其次,給出了4通道數(shù)據(jù)采集中頻接收機的硬件設計,對數(shù)據(jù)采集卡的結構和各個模塊進行了說明,并給出了數(shù)據(jù)采集卡的電路原理圖設計和PCB繪制,還介紹了FPGA開發(fā)板的結構功能。隨后給出了中頻接收機的軟件設計內容,基于Xilinx公司的Kintex7系列FPGA芯片實現(xiàn)了數(shù)字下變頻模塊,給出了PCI Express接口基于FPGA IP核的實現(xiàn)方法,介紹了事務層的傳輸模塊和發(fā)送模塊的工作過程,以及以DMA方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?并給出了具體設計方案。隨后在上位機利用Windriver軟件開發(fā)了PCI Express驅動程序,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速接收。最后,根據(jù)接收機板卡的設計內容,使用Model Sim軟件對各個模塊進行了功能仿真,并使用Xilinx公司的在線邏輯分析儀Chipscope軟件進行數(shù)據(jù)抓取,完成了電路驗證,最后對4通道數(shù)據(jù)采集中頻接收機進行整體功能驗證,對上傳到上位機的數(shù)據(jù)進行時域分析和頻譜分析,驗證了4通道數(shù)據(jù)采集中頻接收機設計的正確性。
【關鍵詞】：軟件無線電 中頻接收機 FPGA
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP274.2;TN957.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-11
• 1.1 課題背景及研究意義8
• 1.2 國內外的研究概況8-10
• 1.3 本文的主要研究內容10-11
• 第2章 中頻接收機的設計方案和理論仿真11-26
• 2.1 引言11
• 2.2 中頻數(shù)字接收機設計方案11-12
• 2.2.1 系統(tǒng)結構11
• 2.2.2 系統(tǒng)功能11-12
• 2.2.3 指標參數(shù)12
• 2.3 數(shù)字下變頻相關理論12-19
• 2.3.1 正交變換理論13-14
• 2.3.2 多速率信號處理14-19
• 2.3.3 FIR濾波器19
• 2.4 數(shù)字下變頻模塊的設計和理論仿真19-25
• 2.4.1 結構設計19-20
• 2.4.2 算法的仿真驗證20-25
• 2.5 本章小結25-26
• 第3章 接收機的硬件設計部分26-35
• 3.1 引言26
• 3.2 4通道數(shù)據(jù)采集卡的設計26-33
• 3.2.1 硬件設計方案26-27
• 3.2.2 模數(shù)轉換模塊27-29
• 3.2.3 時鐘模塊29
• 3.2.4 電源模塊29-30
• 3.2.5 FMC接口模塊30-31
• 3.2.6 SMA接口模塊31
• 3.2.7 PCB設計31-32
• 3.2.8 數(shù)據(jù)采集卡硬件測試32-33
• 3.3 FPGA開發(fā)板簡介33-34
• 3.4 本章小結34-35
• 第4章 接收機的軟件設計部分35-62
• 4.1 引言35
• 4.2 數(shù)據(jù)下變頻模塊的實現(xiàn)35-39
• 4.2.1 直接數(shù)字合成器35-36
• 4.2.2 數(shù)字混頻器36-37
• 4.2.3 級聯(lián)積分梳狀濾波器37-38
• 4.2.4 FIR濾波器38-39
• 4.3 PCI EXPRESS模塊的設計39-56
• 4.3.1 PCI Express簡介39-40
• 4.3.2 PCI Express的結構40-43
• 4.3.3 PCI Express事務協(xié)議43-44
• 4.3.4 PCI Express的FPGA實現(xiàn)44-47
• 4.3.5 設計方案47-56
• 4.4 PCI EXPRESS驅動開發(fā)56-61
• 4.4.1 Win Driver簡介57-59
• 4.4.2 DMA功能驅動開發(fā)59-61
• 4.5 本章小結61-62
• 第5章 系統(tǒng)仿真和驗證62-72
• 5.1 引言62
• 5.2 數(shù)據(jù)采集模塊62-64
• 5.3 數(shù)字下變頻模塊64-66
• 5.4 PCI EXPRESS模塊66-69
• 5.4.1 PCI Express初始化過程67
• 5.4.2 寄存器讀寫67-69
• 5.5 中頻接收機功能驗證69-71
• 5.6 本章小結71-72
• 結論72-73
• 參考文獻73-76
• 致謝76

【參考文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 韓韜;軟件無線電數(shù)字下變頻的研究及系統(tǒng)仿真[D];吉林大學;2006年

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本文編號：722987