隨著無線電技術(shù)的飛速發(fā)展,越來越多的無線電設(shè)備被廣泛使用,日益增多的無線通信設(shè)備會占用更多的頻譜資源并加劇信號之間的電磁干擾。為了確保無線通信能夠正常進行,現(xiàn)代的部分通信設(shè)備除了滿足本身的功能需求外還要求具備通信頻譜監(jiān)測和分析的能力。使用傳統(tǒng)的臺式頻譜測量設(shè)備,體積稍大且功耗較高,只作為一個無線通信設(shè)備的頻譜測量模塊顯得過于浪費,因此設(shè)計一款低功耗、體積小,具備擴展性的頻譜監(jiān)測模塊符合部分通信設(shè)備的使用需求。在頻譜測量的基礎(chǔ)上,增加相位差測量的功能,相位差是表征兩個信號關(guān)系的一個重要指標(biāo),可以通過測定相位差間接的完成其它參數(shù)測量,如信號的頻率,輸入輸出信號的相位關(guān)系。本文的主要研究內(nèi)容如下:1、根據(jù)需求指標(biāo),擬定總體設(shè)計方案,并對總體方案中的各個部分的設(shè)計方案進行可行性論證和分析。經(jīng)過分析論證,采用零中頻架構(gòu)的接收機作為射頻前端接收機,并采用FPGA（Field Programmable Gate Array）作為基帶處理器,CPCI（Compact Peripheral Component Interconnect）總線接口作為數(shù)據(jù)通信接口。2、根據(jù)確定的總體設(shè)計方案,對設(shè)備的硬件電... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

AD9361數(shù)據(jù)接收時序仿真圖

第四章設(shè)備邏輯設(shè)計37圖4-6蝶形運算符號可以再對N/2序列的數(shù)據(jù)進行分解，得到N/4長度的序列，可得到式(4-13)和式(4-14):1(2)=3()(4-13)1(2+1)=4()(4-14)則其運算可相應(yīng)分為式(4-12)所示的兩項：1()=∑1(2)41=022+∑141=0(2+1)/2(2+1)=3()+24()(=0,1,,41)(4-15)將系數(shù)統(tǒng)一為以N為周期，即2=2，可得式(4-17)和(4-18)：1()=3()+24()(4-16)(+/4)=3()24()(=0,1,,41)(4-17)同樣，對2X(k)也可進行類似的分解。依次類推，最后分解成兩兩一對的DFT序列。對于一個N=4096=212的DFT運算，就是2048個2點DFT。4.3.1.2FFT算法邏輯設(shè)計根據(jù)4.3.1.1小節(jié)的公式推導(dǎo)，需要把這些公式推導(dǎo)通過轉(zhuǎn)化為硬件的邏輯設(shè)計。本設(shè)計所采用的FFT設(shè)計是調(diào)用Altera公司自帶的FFTIP核，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換長度為4096個點，數(shù)據(jù)的輸入精度為12bit，旋轉(zhuǎn)因子的輸出精度與數(shù)據(jù)的輸入精度一致。雖然是直接調(diào)用FFTIP核，但是需要對輸入輸出數(shù)據(jù)進行存儲和處理，與此同時，還需要整個時序?qū)崿F(xiàn)控制，對FFT進行相應(yīng)控制。整體的FFT實現(xiàn)框圖如圖4-7所示。該部分的邏輯設(shè)計主要是對AD9361接收過來的數(shù)字基帶信號，進行FFT計算。主要的邏輯實現(xiàn)由以下幾個模塊組成：數(shù)據(jù)輸入轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)存儲器RAM、FFT_IP計算模塊、數(shù)據(jù)溢出檢測模塊、數(shù)據(jù)溢出截位模塊、FFT時序控制模塊。整個邏輯設(shè)計思路是：數(shù)據(jù)輸入轉(zhuǎn)換模塊從外部接收需要計算的數(shù)據(jù)，即I/Q

第四章設(shè)備邏輯設(shè)計39圖4-8中信號的定義如下：I_data_in[11..0]：輸入12位的I路數(shù)據(jù)；Q_data_in[11..0]：輸入12位的Q路數(shù)據(jù)；I_data_out[13..0]：符號擴展后14位的I路數(shù)據(jù)；Q_data_out[13..0]：符號擴展后14位的Q路數(shù)據(jù)；這部分的主要代碼是：assignI_data_out={I_data_in[11],I_data_in[11],I_data_in};assignQ_data_out={Q_data_in[11],Q_data_in[11],Q_data_in};2、SRAM存儲模塊邏輯設(shè)計在進行FFT或相位差計算的時候，它們的數(shù)據(jù)來源是存儲在SRAM中的I/Q數(shù)據(jù)，對SRAM的讀寫操作將在4.4小節(jié)進行詳細介紹。3、FFTIP核調(diào)用在QuartusII13.0提供了FFTIP核，我們只需要配置相關(guān)的參數(shù)，就可以使用該IP核進行FFT的運算，它的IP核的輸入輸出信號模塊框圖如圖4-9所示。圖4-9FFTIP核數(shù)據(jù)接口框圖在該模塊的參數(shù)配置中，根據(jù)前面的參數(shù)指標(biāo)設(shè)定，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的點數(shù)應(yīng)該為4096個點，I/Q數(shù)據(jù)的輸入位寬應(yīng)該為14bits，旋轉(zhuǎn)因子的位寬應(yīng)該跟輸入數(shù)據(jù)的精度保持一致，即也為14bits，它的輸入/輸出數(shù)據(jù)流的方式設(shè)置為Streaming模式，它的運算速度更快，但是占用的邏輯資源更多。在這次設(shè)計中，對速度的要求更高，所以選擇Streaming模式，根據(jù)FFTIP核模塊中的信號定義，進行相應(yīng)的時序控制邏輯設(shè)計，它的輸入輸出接口信號的定義如表4-8所示。

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