DFT(離散傅立葉變換)作為將信號從時域轉(zhuǎn)換到頻域的基本運(yùn)算,在各種數(shù)字信號處理中起著核心作用
標(biāo)簽： FPGA FFT 擴(kuò)展 處理器
上傳時間： 2013-08-04
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隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展,電子偵察設(shè)備面臨電磁環(huán)境日益復(fù)雜多變,發(fā)展寬帶化、數(shù)字化、多功能、軟件化的電子偵察設(shè)備已是一項(xiàng)重要的任務(wù).然而,目前的寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的工作速率總有一到兩個數(shù)量級的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統(tǒng)數(shù)字化的最大障礙.通信領(lǐng)域軟件無線電的成功應(yīng)用為電子偵察系統(tǒng)的發(fā)展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術(shù)的快速發(fā)展,以及FPGA的廣泛應(yīng)用,在很大程度上影響了數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與開發(fā).這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的瓶頸問題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu),并從軟件無線電原理出發(fā),從理論推導(dǎo)和計(jì)算機(jī)仿真兩方面對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證,并進(jìn)一步給出該結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案以及改進(jìn)的多相濾波數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu)的硬件實(shí)現(xiàn)方法.本文將多相濾波下變頻的并行結(jié)構(gòu)應(yīng)用到數(shù)字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來實(shí)現(xiàn),不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問題,同時也大大提高了實(shí)時處理速度.經(jīng)過多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)據(jù)量上都有大幅減少,達(dá)到了現(xiàn)有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)電路,利用微機(jī)串口,與實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)板進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對各種實(shí)現(xiàn)方法加以驗(yàn)證和比較.
上傳時間： 2013-04-24
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該文利用FPGA技術(shù),設(shè)計(jì)了全概率寬帶數(shù)字接收機(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺,并在其上提出了數(shù)字接收機(jī)實(shí)現(xiàn)的可行性方法,以及對這些方法的驗(yàn)證.該文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新有以下幾個方面.提出了并行結(jié)構(gòu)算法的工程實(shí)現(xiàn),討論了解決前端采樣的高速數(shù)據(jù)流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過后端DSP處理能力問題的可行性方法.利用多相濾波下變頻的并行結(jié)構(gòu)特點(diǎn),使濾波器能夠以高效的形式實(shí)現(xiàn),也使得后端的混頻能夠工作在一個較低的速率上.經(jīng)過多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)量上都有大幅減少,達(dá)到了現(xiàn)有通用DSP器件的處理能力的要求.針對多相濾波下變頻與短數(shù)據(jù)快速測頻算法的特點(diǎn),用FPGA搭建了其實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并利用微機(jī)EPP接口,對實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)板進(jìn)行控制并與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活對各種實(shí)現(xiàn)方法加以驗(yàn)證、比較.同時也給調(diào)試帶來了方便,可以每個模塊單獨(dú)調(diào)試而不用改變硬件結(jié)構(gòu),使調(diào)試效率大大提高.該平臺也可用來對其他數(shù)字處理算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)性分析與實(shí)驗(yàn).參考軟件無線電設(shè)計(jì)的概念和國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),提出了多項(xiàng)濾波下變頻結(jié)構(gòu)的FPGA實(shí)現(xiàn).傳統(tǒng)的DDC通過數(shù)字混頻、濾波、抽取實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻,在高速A/D和電子偵察環(huán)境條件下商用DDC不能使用.該文采用濾波器多相分解方法,按數(shù)字混頻序列劃分調(diào)諧信道,使用先抽取,后低通濾波,再混頻的數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu),高效實(shí)現(xiàn)了變載頻帶通信號數(shù)字下變頻.結(jié)合多相濾波下變頻結(jié)構(gòu)、算法對測頻精度及速度的要求,提出了短數(shù)據(jù)快速測頻算法的具體實(shí)現(xiàn),使用流水線的設(shè)計(jì)方法,提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率,在盡可能短的時間內(nèi)提供多相濾波下變頻所需的載頻位置信息.以上兩部分的FPGA實(shí)現(xiàn)除了純粹的算法模塊外,還包括測試用的外圍模塊,以及運(yùn)行于實(shí)驗(yàn)平臺上的控制模塊、緩存、數(shù)據(jù)控制等.這些模塊也用FPGA來實(shí)現(xiàn).
標(biāo)簽： FPGA 寬帶 實(shí)驗(yàn) 射頻
上傳時間： 2013-06-22
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隨著超聲檢測理論逐漸成熟，以及現(xiàn)代集成電路的快速發(fā)展，超聲檢測技術(shù)以其快速、準(zhǔn)確、無污染、低成本等特點(diǎn)，成為國內(nèi)外應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速、使用頻率最高的一種無損檢測技術(shù)。其中超聲儀器的發(fā)展水平直接影響著超聲檢測技術(shù)的發(fā)展。數(shù)字化、圖像化、小型化和實(shí)時化等是超聲檢測儀器的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的超聲檢測系統(tǒng)中，PC機(jī)存在難以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，體積大，攜帶不方便，功耗大，數(shù)據(jù)傳輸率不高等問題，并且大部分便攜式超聲探傷儀缺乏對復(fù)雜數(shù)字信號處理算法的支持，因此開發(fā)與設(shè)計(jì)一種高性能、小型化的便攜式超聲探傷檢測系統(tǒng)尤為重要。 ARM的數(shù)字信號處理能力和DSP的系統(tǒng)控制能力都有其各自弱點(diǎn)，所以文中提出了一種基于ARM與DSP雙CPU方案的便攜式超聲探傷儀，充分利用了ARM與DSP的處理性能，接口簡單。ARM利用DSP的主機(jī)接口與DSP通信，不會打斷DSP的正常運(yùn)行。本方案為復(fù)雜的信號處理算法提供硬件支持，可以有效的提高便攜式超聲探傷儀器的信號處理能力。 超聲探傷回波中的缺陷信號往往與系統(tǒng)的電噪聲、金屬組織噪聲混在一起，影響超聲檢測回波的信噪比。粗晶材料由于其微觀結(jié)構(gòu)對超聲的強(qiáng)烈散射，造成嚴(yán)重的材料噪聲和信號衰減，致使超聲檢測靈敏度和信噪比嚴(yán)重下降。目前，對粗晶材料的檢測仍然是超聲檢測技術(shù)的一大難題。采用信號處理技術(shù)提高超聲檢測能力和信噪比是無損檢測領(lǐng)域的重要研究課題。本文在設(shè)計(jì)具備復(fù)雜信號處理能力的便攜式探傷儀的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了適合在便攜式儀器上實(shí)現(xiàn)的小波變換算法的研究，嘗試提高便攜式儀器對粗晶材料缺陷的檢測能力。
標(biāo)簽： ARM DSP 便攜式 儀的設(shè)計(jì)
上傳時間： 2013-04-24
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在溫差電偶實(shí)驗(yàn)中,要保持冷端溫度恒定,通常是將其冷端置于冰水混和物中。這種方法需要制冰,實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備復(fù)雜,且效果也不很理想。對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),制作一臺冷端溫度補(bǔ)償器,用其取代冰水混和物。實(shí)踐證明,補(bǔ)償器工作
上傳時間： 2013-05-27
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擴(kuò)頻通信是一種性能優(yōu)異的通信方式，自其誕生之日起就受到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。本文以DS/SS接收機(jī)為基礎(chǔ)，圍繞相關(guān)的理論和技術(shù)，開展了載波跟蹤技術(shù)FPGA實(shí)現(xiàn)的研究。 論文首先綜述了課題的來源、背景和意義，闡述了DS/SS接收系統(tǒng)前端處理模塊和信號處理模塊的結(jié)構(gòu)，指出了本課題的關(guān)鍵技術(shù)。與此同時，作者在參考了大量國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，深入研究了四相鑒頻、自動頻率跟蹤鑒頻以及反正切鑒相等載波跟蹤鑒頻、鑒相算法，并根據(jù)這些理論設(shè)計(jì)了FLL與PLL相結(jié)合的載波跟蹤策略，完成了CPAFC和Costas環(huán)路仿真和性能分析。 其次，論文對載波跟蹤環(huán)路的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中包括基帶信號處理的混頻、相關(guān)和積分清洗模塊，誤差量的提取和控制模塊，以及本地載波的產(chǎn)生模塊等，并在Altera公司的Stratix系列芯片----EP1S808956C6上對每個組成模塊進(jìn)行了功能和時序上的仿真與實(shí)現(xiàn)，之后對系統(tǒng)各模塊進(jìn)行了集成，解決了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的同步問題。 最后，論文對系統(tǒng)作了實(shí)驗(yàn)總結(jié)與分析，包括板級驗(yàn)證總結(jié)與分析、接收機(jī)載波跟蹤性能分析，以及對載波同步技術(shù)的總結(jié)和展望。
標(biāo)簽： FPGA DSSS 接收機(jī) 載波
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，在鋼鐵材質(zhì)質(zhì)量檢測的研究領(lǐng)域，電磁無損檢測方法以其非破壞性和簡便快速的優(yōu)點(diǎn)取得了大量成果，然而對于鋼材及其制品的混料、硬度和裂紋質(zhì)量檢測還存在許多難題.如用傳統(tǒng)檢測平臺檢測鋼鐵件硬度的檢測精度和速度都不夠理想。 基于上述情況，論文將先進(jìn)的SOPC技術(shù)應(yīng)用到鋼鐵件的電磁無損檢測中。SOPC技術(shù)將處理器、存儲器、IO接口、各種外圍設(shè)備等系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要的部件集成到一個可編程邏輯器件上，構(gòu)建成一個可編程的片上系統(tǒng)。 論文詳細(xì)論述了基于FPGA的電磁無損檢測試驗(yàn)裝置的理論基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上給出了總體設(shè)計(jì)方案。全文著重敘述了系統(tǒng)的模擬部分，系統(tǒng)配置以及軟件部分的整個設(shè)計(jì)過程。利用QuartusⅡ自定義外設(shè)和Avalon總線多主并行處理的特點(diǎn)，采用Vefilog HDL，語言實(shí)現(xiàn)激勵信號發(fā)生器和高速數(shù)據(jù)采集器，使得信號激勵和信號采集在同一片芯片中實(shí)現(xiàn)，從而提高了信號及信號處理的精確度。由于電磁檢測對多種參數(shù)的敏感反應(yīng)，必須抑制由此引入的多種因素的干擾，利用FIR數(shù)字濾波和相關(guān)方法從眾多的干擾信號中提取出有效信號的幅度和相位，同時利用NiosⅡC2H功能對濾波模塊進(jìn)行硬件加速處理，大大提高了信號處理的速度。利用最小二乘法建立回歸方程模型進(jìn)行無損檢測。最后運(yùn)用此電磁無損檢測系統(tǒng)對軸承鋼的硬度進(jìn)行了定性測試，取得了較好的檢測結(jié)果。 試驗(yàn)結(jié)果表明，將SOPC技術(shù)應(yīng)用到電磁無損檢測系統(tǒng)中，系統(tǒng)的檢測速度和檢測精度都有所提高，并使得整個系統(tǒng)在規(guī)模、可靠性、性能指標(biāo)、開發(fā)成本、產(chǎn)品維護(hù)及硬件升級等多方面實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化。
上傳時間： 2013-06-04
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軟件無線電DDC(數(shù)字下變頻)系統(tǒng)作為前端ADC與后端通用DSP器件之間的橋梁，通過降低數(shù)據(jù)流的速率，把低速數(shù)據(jù)送給后端通用DSP器件進(jìn)行處理，其性能的優(yōu)劣將對整個軟件無線電系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響。采用專用DDC芯片完成數(shù)字下變頻，雖然具有抽取比大、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但價格昂貴，靈活性不強(qiáng)，不能充分體現(xiàn)軟件無線電的優(yōu)勢。FPGA工藝發(fā)展迅速，處理能力大大增強(qiáng)，相對于ASIC、DSP來說具有吞吐量高、開發(fā)周期短、可實(shí)現(xiàn)在線重構(gòu)等諸多優(yōu)勢。正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，使得FPGA在軟件無線電的研究和開發(fā)中起著越來越重要的作用。 本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是在一塊FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)單通道數(shù)字下變頻系統(tǒng)。現(xiàn)階段主要對軟件無線電數(shù)字下變頻器的FPGA實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究分析，重點(diǎn)完成了其主要模塊的設(shè)計(jì)和仿真以及初步的系統(tǒng)級驗(yàn)證。 論文首先對軟件無線電數(shù)字下變頻的國內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，然后對FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻設(shè)計(jì)的優(yōu)勢作了闡述。在對軟件無線電理論基礎(chǔ)、數(shù)字信號處理的相關(guān)知識深入研究的基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究軟件無線電數(shù)字下變頻技術(shù)。對數(shù)字下變頻的NCO、混頻、CIC、HB、FIR模塊的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行深入研究，在：MATLAB中設(shè)定整體系統(tǒng)方案、完成模塊劃分和接口定義，并對部分模塊建立數(shù)學(xué)模型并仿真、對模塊的性能進(jìn)行優(yōu)化。從數(shù)字下變頻的系統(tǒng)層次上考慮了各模塊彼此問的性能制約，從而選擇合理配置、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以獲得模塊間的性能均衡和系統(tǒng)性能的最優(yōu)化。最后通過使用編寫'Verilog程序和調(diào)用部分lP Core相結(jié)合的方法完成數(shù)字下變頻各個模塊的設(shè)計(jì)并完成仿真和調(diào)試。結(jié)果表明設(shè)計(jì)的思想和結(jié)構(gòu)是正確的，在下一步工作中主要完成系統(tǒng)的板級調(diào)試。
上傳時間： 2013-04-24
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渦流無損檢測技術(shù)作為五大常規(guī)無損檢測技術(shù)之一，不僅能夠探測導(dǎo)體表面的涂層厚度，材料成分，組織狀態(tài)以及某些物理量和機(jī)械量，還能檢測材料或構(gòu)件中是否有缺陷并判斷缺陷的形狀、大小、分布、走向。脈沖渦流無損檢測技術(shù)因其激勵信號的頻域特點(diǎn)，具有有效率高，檢測準(zhǔn)確的特性，因而有著廣泛的應(yīng)用前景。 用無損檢測方法進(jìn)行鋼鐵材質(zhì)檢測的研究工作取得了大量成果，然而對于鋼材及其制品的混料、硬度和裂紋質(zhì)量檢測還存在許多難題，如用傳統(tǒng)檢測方法檢測齒輪毛坯的硬度效果不夠理想，而且人工記錄方法較慢。 本文以渦流檢測技術(shù)理論為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地分析了脈沖渦流檢測的基本理論。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套用于檢測鋼鐵材硬度的脈沖渦流檢測儀器。該脈沖渦流檢測系統(tǒng)可分為硬件、軟件兩個子系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由激勵源、渦流傳感器、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果顯示這四個主要部分組成。在渦流探傷中，影響渦流的因素很多，產(chǎn)生大量噪聲使得信號分析相對困難。系統(tǒng)以FPGA為開發(fā)平臺，使得信號激勵和信號的采集可以在同一電路中實(shí)現(xiàn)，從而提高了信號處理的精確性，接著利用主成分分析方法去除噪音，提取信號的特征值，建立回歸方程，利用最小二乘法實(shí)現(xiàn)對鋼鐵材質(zhì)硬度的測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以FPGA為開發(fā)平臺，采用脈沖渦流激勵的方式及相關(guān)的脈沖渦流的主成分分析處理方法，使鋼鐵材質(zhì)硬度的判別準(zhǔn)確率有了很大提高。
上傳時間： 2013-04-24
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軟件無線電是無線電領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。現(xiàn)階段限于硬件的發(fā)展水平，大多采用寬帶中頻帶通采樣數(shù)字化結(jié)構(gòu)，數(shù)字中頻技術(shù)就成為實(shí)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。目前FPGA器件在數(shù)字信號處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方面發(fā)揮著越來越重要的作用。本文目的正是要把這兩者相結(jié)合，使數(shù)字中頻處理在FPGA中得到實(shí)現(xiàn)，滿足具體的應(yīng)用要求。 首先，對軟件無線電體系和數(shù)字中頻處理結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究；其次，在信號采樣理論、多速率數(shù)字信號處理理論、濾波器設(shè)計(jì)理論、FPGA硬件數(shù)字算法等理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合本文的應(yīng)用需要，提出了適合于FPGA實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化中頻處理的系統(tǒng)方案：采用多相結(jié)構(gòu)來高效的實(shí)現(xiàn)抽取，并用FIR濾波器作為低通抗混疊濾波器來實(shí)現(xiàn)6倍抽取的抗混疊濾波。對系統(tǒng)進(jìn)行了Matlab仿真，以驗(yàn)證系統(tǒng)方案的可行性。再次，具體通過Vefilog編程在FPGA中硬件實(shí)現(xiàn)該數(shù)字中頻系統(tǒng)。其中包括混頻器模塊、抽取濾波器模塊、信號產(chǎn)生器模塊。 最后對該系統(tǒng)進(jìn)行了軟件仿真和硬件功能驗(yàn)證，結(jié)果表明數(shù)字中頻系統(tǒng)性能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字中頻處理 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-07-26
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