發(fā)布時(shí)間：2017-09-24 22:32

  本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用于射電天文的高速寬帶頻譜儀設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 射電天文 功率譜估計(jì) FFT FPGA 千兆以太網(wǎng)

【摘要】：目前射電頻譜儀已發(fā)展成為射電天文觀測(cè)的重要儀器,在對(duì)脈沖星觀測(cè)、日冕物質(zhì)拋射、星系譜線紅移等的研究中都發(fā)揮著極其重要的作用,同時(shí)也為搜尋地外文明、探索未知星體等課題提供了強(qiáng)有力的工具。不斷增長(zhǎng)的天文觀測(cè)需求對(duì)頻譜儀提出了更高的要求,需要在更大帶寬、更高頻率分辨率、更高時(shí)間分辨率條件下完成頻譜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與連續(xù)記錄,所以對(duì)高速寬帶頻譜估計(jì)系統(tǒng)的研究具有重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。本文分析研究了國(guó)內(nèi)外射電頻譜分析設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀,并結(jié)合射電天文觀測(cè)中高速、寬帶、高頻率分辨率、高時(shí)間分辨率、實(shí)時(shí)處理與連續(xù)記錄等方面的需求,對(duì)射電頻譜分析儀進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。本文在ADC、FPGA、ARM三塊板卡組成的軟件無(wú)線電通用硬件平臺(tái)上,完成了射電頻譜儀FPGA設(shè)計(jì),主要包括數(shù)據(jù)輸入接口模塊、傅里葉變換模塊、巴特利特周期圖模塊、ARM控制模塊以及千兆以太網(wǎng)口模塊這五個(gè)關(guān)鍵模塊。其中,數(shù)據(jù)輸入接口模塊通過IDDR等技術(shù)完成2.4 GSps高速采集信號(hào)的8路串轉(zhuǎn)并工作,并使用IDELAY技術(shù)補(bǔ)償高頻時(shí)鐘下由于布線差異帶來的相位延遲；結(jié)合基4蝶形運(yùn)算和N點(diǎn)復(fù)數(shù)序列計(jì)算2N點(diǎn)實(shí)數(shù)序列相關(guān)算法,采用組合FFT高速并行結(jié)構(gòu)完成共計(jì)32K通道的傅里葉變換,大幅節(jié)省了FPGA硬件資源;使用巴特利特平均周期圖法計(jì)算功率譜數(shù)據(jù),根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù)對(duì)功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行累加、增益控制、位選擇等操作；ARM控制模塊通過GPIO接口與AHB總線,完成對(duì)ADC、FPGA等芯片的初始化及參數(shù)配置等工作；通過“請(qǐng)求-確認(rèn)”握手機(jī)制完成數(shù)據(jù)跨時(shí)鐘域的高速傳遞,并使用GMII接口將頻譜數(shù)據(jù)通過千兆以太網(wǎng)MAC層發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)記錄,從而保證脈沖星觀測(cè)應(yīng)用中所需的高時(shí)間分辨率參數(shù)。本文完成了整套射電頻譜分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試,測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)的正確性。各性能參數(shù)表明,本系統(tǒng)滿足了射電天文觀測(cè)的需求,達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：射電天文 功率譜估計(jì) FFT FPGA 千兆以太網(wǎng)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH75
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究背景與意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)13-17
• 1.3 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排17-19
• 第2章 高速寬帶頻譜儀理論分析19-35
• 2.1 功率譜估計(jì)19-26
• 2.1.1 射電天文功率譜估計(jì)19-20
• 2.1.2 功率譜估計(jì)的發(fā)展20-21
• 2.1.3 經(jīng)典功率譜估計(jì)21-26
• 2.2 傅里葉變換26-32
• 2.2.1 傅里葉變換基礎(chǔ)26-28
• 2.2.2 基4快速傅里葉變換28-30
• 2.2.3 實(shí)數(shù)序列FFT運(yùn)算設(shè)計(jì)30-32
• 2.3 FFT高速并行算法設(shè)計(jì)應(yīng)用32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 高速寬帶頻譜儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)35-59
• 3.1 系統(tǒng)需求分析35-36
• 3.2 硬件平臺(tái)介紹36-42
• 3.2.1 SEU_RSR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)36-38
• 3.2.2 ADC模塊38-39
• 3.2.3 FPGA模塊39-41
• 3.2.4 ARM模塊41-42
• 3.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與FPGA設(shè)計(jì)42-58
• 3.3.1 數(shù)據(jù)輸入接口模塊43-49
• 3.3.2 傅里葉變換模塊49-52
• 3.3.3 巴特利特周期圖模塊52-55
• 3.3.4 ARM控制模塊55-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 第4章 千兆以太網(wǎng)通信端口設(shè)計(jì)59-71
• 4.1 以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)59-61
• 4.2 物理層接口設(shè)計(jì)61-64
• 4.3 MAC層接口設(shè)計(jì)64-68
• 4.3.1 MAC核64-65
• 4.3.2 MAC核封裝65-68
• 4.4 接收存儲(chǔ)程序設(shè)計(jì)68-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第5章 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試71-89
• 5.1 系統(tǒng)搭建71-73
• 5.2 使用流程73-76
• 5.3 系統(tǒng)調(diào)試76-80
• 5.3.1 ADC調(diào)試76-77
• 5.3.2 網(wǎng)絡(luò)包速率調(diào)試77-80
• 5.4 系統(tǒng)測(cè)試80-84
• 5.5 系統(tǒng)資源占用情況與功耗分析84-85
• 5.6 系統(tǒng)應(yīng)用與性能指標(biāo)85-87
• 5.7 本章小結(jié)87-89
• 第6章 總結(jié)與展望89-91
• 6.1 工作總結(jié)89-90
• 6.2 工作展望90-91
• 致謝91-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文97

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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8 記者 張巍巍;俄“波譜—R”衛(wèi)星首次探測(cè)到干涉信號(hào)[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

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本文編號(hào)：913850