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基于FPGA的数字下变频与数字脉冲压缩技术研究

作　者: 郑程
导　师: 乔晓林
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 数字下变频数字脉冲压缩混频器NCO CIC滤波器 FFT
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

数字下变频与数字脉冲压缩技术被广泛的应用于脉冲雷达接收机中。数字下变频将采样后的信号去载频化,使得信号可以在零中频进行处理。而数字脉冲压缩作为雷达算法中的一项重要技术,解决了雷达距离分辨力与发射距离之间的矛盾。随着大规模集成电路的不断更新进步,雷达接收机中的信号处理算法越来越多的从DSP(Digital Signal Processor)前移至FPGA(Field Programmable Gate Array)。研究基于FPGA的数字下变频与数字脉冲压缩实现不仅是雷达数字化的重要内容,更使得信号处理的速度得到大幅度的提高并释放了DSP的宝贵资源。本文首先研究了构成数字下变频系统的各个模块单元,主要包括:带通采样定理;混频器NCO;CIC抽取滤波器;FIR滤波器。然后又研究了搭建数字脉冲压缩系统所需的理论知识,包括:匹配滤波器;时间带宽乘积及线性调频信号的脉冲压缩。随后分析了实现数字下变频各个单元所采用的算法、结构并加以对比。对脉冲压缩的方案进行选择,重点研究FFT(快速傅里叶变换)的实现方法。设计硬件电路,利用VHDL编程和IPcore对数字下变频和数字脉冲压缩系统进行搭建,在Matlab上对QuartusII的仿真波形进行分析。最后对设计好的硬件电路进行调试并实验。在DSP上读取结果,与仿真的波形对比,对结果的误差来源进行分析。通过实验验证,本文设计的数字下变频与数字脉冲系统可以满足工程的实际需要,同时具有实时性、可扩展性、灵活性的特点。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-11
  1.1 课题背景  8
  1.2 国内外研究现状及分析  8-10
    1.2.1 数字下变频的研究现状及分析  8-9
    1.2.2 数字脉冲压缩的研究现状及分析  9-10
  1.3 课题来源及意义  10
  1.4 论文主要工作  10-11
第2章数字下变频与数字脉压技术  11-25
  2.1 数字下变频技术  11-19
    2.1.1 带通采样定理  11-13
    2.1.2 混频器NCO  13-16
    2.1.3 CIC 滤波器  16-19
    2.1.4 FIR 滤波器  19
  2.2 数字脉冲压缩技术  19-24
    2.2.1 匹配滤波器  20-22
    2.2.2 时间带宽乘积  22-23
    2.2.3 线性调频信号的脉冲压缩  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章数字下变频与数字脉压方案设计  25-39
  3.1 混频器NCO 设计  25-27
  3.2 CIC 滤波器设计  27-29
  3.3 FIR 滤波器设计  29-31
  3.4 脉冲压缩方案选择  31-32
  3.5 快速傅里叶变换实现  32-37
  3.6 本章小结  37-39
第4章电路设计及仿真  39-50
  4.1 A/D 电路设计  40-41
  4.2 数字下变频电路设计及仿真  41-44
  4.3 数字脉压电路设计及仿真  44-48
  4.4 FPGA 与DSP 接口设计  48-49
  4.5 本章小结  49-50
第5章实验结果及误差分析  50-56
  5.1 实验结果分析  50-53
  5.2 误差分析  53-55
  5.3 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-62
致谢  62

基于FPGA的数字下变频与数字脉冲压缩技术研究

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