本文關(guān)鍵詞：4通道數(shù)據(jù)采集中頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：中頻接收機(jī)是現(xiàn)代雷達(dá)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(yīng)用軟件無線電思想基于FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字化中頻接收機(jī)的方案得到了廣泛應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了4通道數(shù)據(jù)采集中頻接收機(jī),接收機(jī)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(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)高速上傳。本文首先介紹了中頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)方案和相關(guān)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(guān)的原理,并給出了數(shù)字下變頻算法的設(shè)計(jì),隨后通過Matlab仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)正確性。其次,給出了4通道數(shù)據(jù)采集中頻接收機(jī)的硬件設(shè)計(jì),對數(shù)據(jù)采集卡的結(jié)構(gòu)和各個(gè)模塊進(jìn)行了說明,并給出了數(shù)據(jù)采集卡的電路原理圖設(shè)計(jì)和PCB繪制,還介紹了FPGA開發(fā)板的結(jié)構(gòu)功能。隨后給出了中頻接收機(jī)的軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容,基于Xilinx公司的Kintex7系列FPGA芯片實(shí)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(shí)現(xiàn)方法,介紹了事務(wù)層的傳輸模塊和發(fā)送模塊的工作過程,以及以DMA方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?并給出了具體設(shè)計(jì)方案。隨后在上位機(jī)利用Windriver軟件開發(fā)了PCI Express驅(qū)動程序,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速接收。最后,根據(jù)接收機(jī)板卡的設(shè)計(jì)內(nèi)容,使用Model Sim軟件對各個(gè)模塊進(jìn)行了功能仿真,并使用Xilinx公司的在線邏輯分析儀Chipscope軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)抓取,完成了電路驗(yàn)證,最后對4通道數(shù)據(jù)采集中頻接收機(jī)進(jìn)行整體功能驗(yàn)證,對上傳到上位機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析和頻譜分析,驗(yàn)證了4通道數(shù)據(jù)采集中頻接收機(jī)設(shè)計(jì)的正確性。
【關(guān)鍵詞】：軟件無線電 中頻接收機(jī) FPGA
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(nèi)外的研究概況8-10
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容10-11
• 第2章 中頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)方案和理論仿真11-26
• 2.1 引言11
• 2.2 中頻數(shù)字接收機(jī)設(shè)計(jì)方案11-12
• 2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11
• 2.2.2 系統(tǒng)功能11-12
• 2.2.3 指標(biāo)參數(shù)12
• 2.3 數(shù)字下變頻相關(guān)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(shè)計(jì)和理論仿真19-25
• 2.4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-20
• 2.4.2 算法的仿真驗(yàn)證20-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 接收機(jī)的硬件設(shè)計(jì)部分26-35
• 3.1 引言26
• 3.2 4通道數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì)26-33
• 3.2.1 硬件設(shè)計(jì)方案26-27
• 3.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊27-29
• 3.2.3 時(shí)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(shè)計(jì)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(jié)34-35
• 第4章 接收機(jī)的軟件設(shè)計(jì)部分35-62
• 4.1 引言35
• 4.2 數(shù)據(jù)下變頻模塊的實(shí)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(shè)計(jì)39-56
• 4.3.1 PCI Express簡介39-40
• 4.3.2 PCI Express的結(jié)構(gòu)40-43
• 4.3.3 PCI Express事務(wù)協(xié)議43-44
• 4.3.4 PCI Express的FPGA實(shí)現(xiàn)44-47
• 4.3.5 設(shè)計(jì)方案47-56
• 4.4 PCI EXPRESS驅(qū)動開發(fā)56-61
• 4.4.1 Win Driver簡介57-59
• 4.4.2 DMA功能驅(qū)動開發(fā)59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 系統(tǒng)仿真和驗(yàn)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(jī)功能驗(yàn)證69-71
• 5.6 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 致謝76

【參考文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)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(xué);2006年

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本文編號：722987