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基于FPGA的线性调频定距系统设计
作 者: 何文思
导 师: 张重雄;何乃忠
学 校: 南京理工大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: FPGA FIR数字滤波器 A/D转换器 D/A转换器
分类号: TN911.7
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 21次
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内容摘要
本论文根据无线电数字中频思想,针对毫米波调频测距系统,设计了在距离门基础上以FPGA为核心的信号处理电路的硬件与软件,最终实现0-20m范围的定距功能。论文首先讨论了三角波调频信号发射频率f0、频偏ΔF、调制频率fm的计算和FIR数字滤波器的基本理论。然后介绍系统核心芯片Xilinx XC3S400的选择及硬件电路的设计。软件设计部分主要包括5通道FIR滤波器的3dB带宽、最小阻带衰减等参数指标的确定,调用Matlab滤波器设计函数firl和Kaiserord获取满足指标要求的FIR滤波器的抽头系数h(k),以及用Verilog HDL语言编程在XC3S400芯片上实现该5通道FIR滤波器。最后通过ISE自带的Test Bench WaveForm工具对FIR滤波器仿真并对系统整体联试和误差分析。
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全文目录
摘要 5-6 英文摘要 6-9 1 绪论 9-13 1.1 课题研究背景 9-10 1.2 国内外研究现状 10 1.3 课题研究内容 10-11 1.4 课题应用背景 11 1.5 论文工作及各章主要内容 11-13 2 调频探测系统信号处理电路方案设计 13-23 2.1 调频定距系统基本原理 13-15 2.2 调制信号分析 15-17 2.2.1 调频信号的时域分析 15-16 2.2.2 三角波调频信号的频域分析 16-17 2.3 调制信号参数选择分析 17-20 2.4 调制信号模糊函数分析 20-22 2.5 本章小节 22-23 3 定距系统信号处理电路关键单元设计 23-33 3.1 数字滤波器基础 23-29 3.1.1 数字滤波器的分类 23-24 3.1.2 FIR数字滤波器基本理论 24-27 3.1.3 设计FIR数字滤波器常用方法 27-29 3.2 FIR滤波器的实现 29-30 3.3 基于Matlab/Simulink的定距系统建模 30-32 3.3.1 Matlab/Simulink概述 30-31 3.3.2 搭建信号发生器 31-32 3.4 本章小节 32-33 4 调频探测系统信号处理电路硬件设计 33-43 4.1 可编程逻辑器件简介 33-34 4.2 核心芯片选择与介绍 34-36 4.2.1 核心芯片的比较与选择 34-35 4.2.2 Spartan-3系列芯片介绍 35-36 4.3 系统电源设计 36-37 4.4 A/D转换电路设计 37-38 4.5 D/A转换电路设计 38-39 4.6 JTAG接口电路及时钟电路设计 39-40 4.7 硬件抗干扰措施 40-42 4.7.1 电源的抗干扰方法 40-41 4.7.2 数字信号处理器的抗干扰方法 41 4.7.3 PCB电路板的抗干扰方法 41-42 4.8 未用的输入/输出引脚的处理 42 4.9 本章小结 42-43 5 基于FPGA的多通道数字滤波器设计 43-61 5.1 ISE 9.1i开发工具简介 43-45 5.2 HDL设计语言 45 5.3 FIR滤波器的实现 45-51 5.3.1 根据调制信号确定FIR滤波器的参数 46-47 5.3.2 用Matlab获得抽头系数 47-49 5.3.3 移位寄存模块 49-50 5.3.4 乘法模块的实现 50 5.3.5 串行加法模块 50-51 5.4 FPGA的FIFO设计 51-52 5.5 ADC和DAC程序设计 52-53 5.6 FIR滤波器的仿真 53-57 5.7 系统误差分析 57-60 5.7.1 定距误差分析 58-59 5.7.2 数字滤波器精度误差 59-60 5.8 本章小结 60-61 6 结论 61-62 致谢 62-63 参考文献 63-65 附录 65-69
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理
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