基于多相滤波的宽带DDC及其FPGA实现

摘要

随着现代雷达技术的不断发展,电子侦察设备面临电磁环境日益复杂多变,发展宽带化、数字化、多功能、软件化的电子侦察设备已是一项重要的任务.然而,目前的宽带A/D与后续DSP之间的工作速率总有一到两个数量级的差别,二者之间的瓶颈成为电子侦察系统数字化的最大障碍.通信领域软件无线电的成功应用为电子侦察系统的发展提供了一种理想模式.另一方面,微电子技术的快速发展,以及FPGA的广泛应用,在很大程度上影响了数字电路的设计与开发.这也为解决高速A/D与DSP处理能力之间的矛盾提供了一种有效的解决方法.为了解决宽带A/D与后续DSP之间的瓶颈问题,本文给出了一种基于多相滤波的宽带数字下变频结构,并从软件无线电原理出发,从理论推导和计算机仿真两方面对该结构进行了验证,并进一步给出该结构改进方案以及改进的多相滤波数字下变频结构的硬件实现方法.本文将多相滤波下变频的并行结构应用到数字下变频电路中,并在后继的混频模块中也采用并行混频的方式来实现,不仅在一定程度上解决了二者之间的瓶颈问题,同时也大大提高了实时处理速度.经过多相滤波下变频处理后的数据,在速率和数据量上都有大幅减少,达到了现有通用DSP器件处理能力的要求.另外,本人还用FPGA设计了实验电路,利用微机串口,与实验目标板进行控制和数据交换.利用FPGA的在线编程特性,可以方便灵活的对各种实现方法加以验证和比较.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章引言

1.1研究的背景与意义

1.2电子侦察信号采集技术的研究现状

1.3本文的研究工作

第二章基于多相滤波的宽带DDC技术

2.1传统数字下变频结构

2.2基于多相滤波的宽带数字下变频技术

2.2.1多相结构

2.2.2多相结构应用到宽带数字下变频中

2.2.3监视带信道重新划分

2.2.4高效下变频结构的宽带数字接收机方案

2.2.5计算机仿真结果

2.3本章小结

第三章短数据快速测频

3.1短数据快速测频算法

3.2测频性能分析

3.3算法的FPGA实现

3.4计算机仿真结果

3.5本章小结

第四章多相滤波下变频的FPGA实现

4.1概述

4.2滤波器的FPGA实现

4.3并行混频模块的FPGA实现

4.4混频，滤波的FPGA总体实现

4.5实验结果

4.6本章小结

第五章各模块的控制与测试方法

5.1串口技术

5.2单个模块的测试

5.2.1 RAM的实现方式

5.2.2单个RAM做输入、输出时的接口控制

5.3 Matlab的串口通讯程序

5.4 Matlab的总体仿真和数据的测试。

5.5本章小结

第六章实验系统的电路设计

6.1实验系统各模块的电路设计

6.1.1多相滤波模块的电路设计

6.1.2并行混频模块的电路设计

6.1.3测频模块的电路设计

6.1.4总体的电路设计

6.2实验系统采用的FPGA的工作电路设计

6.2.1 APEX系列芯片的主要特性

6.2.2 APEX芯片的IO端口配置

6.2.3 APEX芯片的配置

6.2.4 PLL的电源滤波电路

6.3实验系统的电源管理

6.4实验板的布局与布线

6.5本章小结

总 结

参考文献

致谢

个人简历

附图