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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
引 用: 0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。

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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