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基于FPGA和DSP的雷达信号处理机的设计

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文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 课题背景及其研究意义

1.2 国内外研究现状和发展趋势

1.2.1 雷达信号采集与处理的研究现状和发展趋势

1.2.2 信号传输的研究现状和发展趋势

1.3 本文的主要研究内容

第二章 雷达信号处理机的总体设计

2.1 雷达信号处理的主要内容

2.1.1 雷达数据采集

2.1.2 雷达数字信号处理

2.1.3 雷达信号生成与信号模拟

2.2 雷达信号处理机的系统功能

2.2.1 数据采集部分

2.2.2 数字信号处理部分

2.2.3 数据传输部分

2.2.4 硬件结构及接口部分

2.3 雷达信号处理机的硬件总体设计方案

2.4 本章小结

第三章 雷达信号处理机的具体设计

3.1 信号的输入和凋理电路设计

3.2 模数转换电路设计

3.3 USB接口电路设计

3.4 串口通信电路设计

3.5 LVDS接口电路设计

3.6 1553b接口电路设计

3.7 DSP的外围电路设计

3.7.1 DSP的EMIF接口设计

3.7.2 DSP的JTAG调试电路设计

3.7.3 DSP的McBSP接口电路设计

3.7.4 DSP的接口资源使用情况

3.8 FPGA的外围电路设计

3.8.1 数据缓冲FIFO的电路设计

3.8.2 FPGA配置电路设计

3.9 电源系统设计

3.10 复位系统设计

3.11 时钟系统设计

3.12 本章小结

第四章 雷达信号处理机的电路板设计

4.1 电磁干扰设计

4.1.1 电路板叠层设计

4.1.2 电路板布局设计

4.1.3 电路板布线设计

4.1.4 滤波设计

4.2 电路板设计结果

4.3 本章小结

第五章 系统测试

5.1 信号传输与处理通路测试

5.1.1 通路1:ADC_SLAVE→USB_MASER→上位机

5.1.2 通路2:上位机→USB_SLAVE→LVDS_MASRTER

5.1.3 通路3:LVDS_SLAVE→FIFO→USB_MASTER→上机位

5.1.4 通路4:上位机→USB_S LAVE→LVDS_MASRTER→LVDS_SLAVE →FIFO→USB_MASTER→上机位

5.1.5 通路5:上位机(人机界面,磁盘数据)→USB SLAVE→DSP_MASTER→数据Flash

5.1.6 通路6:ADC_SLAVE→USER_MASTER→USER_SLAVE→DSP_MASTER→DSP_SLAVE→USB MASTER→上位机

5.1.7 通路7:ADC_SLAVE→DSP_MASTER→DSP_SLAVE→USB_MASTER→上位机

5.1.8 通路8:数据Flash→DSP_SLAVE→USER_MASTER→USB_SLAVE→DSPMASTER→DSP_SLAVE→USB_MASTER→上位机(人机界面、磁盘数据)

5.1.9 通路9:数据ADC_SLAVE→USER_MASTER→USER_SLAVE→USB_MASTER→上位机

5.2 人机界面设计

5.2.1 结构组成

5.2.2 人机界面功能

5.3 FPGA测试接口设计

5.3.1 ADCI_IF_SLAVE接口

5.3.2 USB_IF_SLAVE接口

5.3.3 USB_IF_MASTER接口

5.3.4 DSP_IF_SLAVE接口

5.3.5 DSP_IF_MASTER接口

5.4 DSP系统

5.4.1 DSP外存储器总线接口(EMIF)

5.4.2 测试方法

5.4.3 测试结果

5.5 USB系统

5.5.1 USB接口

5.5.2 测试结果

5.1 本章小结

第六章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢

附录1 乙方选择并订购的器件表

附录2 雷达信号处理机

附录3 Falcon-E25TG FPGA开发套件

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摘要

本文利用Xilinx XC5VLX50 FPGA芯片和TI TMS320C6713 DSP芯片,设计实现了一个高性能雷达回波信号采集与处理机。
   本处理机用于某海事卫星雷达测试系统,采用正12V单电源供电,外壳为便携可靠的盒式结构。处理机使用USB2.0接口和高速LVDS接口实现与上位机通信。处理机为双通道中频/基带兼容结构,采样率最小1MHz/通道,最大60Mllz/通道,数据帧大小为1024点/通道。处理机主要包括五部分:采样模块、FPGA模块、USB模块、DSP模块和LVDS模块。FPGA模块主要完成高吞吐量的信号预处理以及动态数据通路的建立,其他所有芯片均通过FPGA互连。USB模块主要完成上位机和处理机间的数据传输,同时,上位机通过USB模块对整个处理机工作流程进行监控。DSP模块是整机的核心处理和控制模块,负责控制采样模块采集雷达回波信号,并在信号预处理基础上进一步完成其他运算。
   经初步调试,本信号处理机满足了设计要求,在信号采集、传输和处理方面,具有速度快、实时性强、可靠性高等优点,具有较高的应用价值。

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