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基于FPGA的数字下变频器的设计与应用

作　者: 刘力
导　师: 李广军；任小军
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子与信息工程
关键词: 数字下变频数字正交变换多相滤波 FPGA 抽取和内插 FIR滤波器
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 755次
引　用: 8次
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内容摘要

软件无线电的中心思想是构造一个具有开放性、标准化和模块化的通用硬件平台，将宽带A／D和D／A转换器尽可能靠近天线，用软件完成各种通信功能，以研制出高度灵活性和适应性的无线通信系统。A／D变换器制造技术的进步，其工作带宽覆盖到中频频段，并具有较高的采样频率和足够大的动态范围，从而使无线电接收机技术由基带数字化向中频数字化方向发展，因此，实现基于带通采样定理的宽带数字中频软件无线电接收机成为可能。本文设计和实现了基于FPGA的数字下变频器DDC，用于宽带数字中频软件无线电接收机中。采用自上向下的模块化设计方法，将DDC的功能划分为基本单元，实现这些功能模块并组成模块库。在具体应用时，优化配置各个模块来满足具体无线通信系统性能的要求。这样做比传统ASIC数字下变频器具有更好的可编程性和灵活性，从而满足不同的工程设计需求。本文章首先阐述了软件无线电中关键的数字信号处理技术，包括中频处理中的下变频技术、抽取技术以及带通采样技术。利用MATLAB的Simulink完成了对系统的设计与仿真，验证了设计的正确性。之后用QuartusⅡ进行了基于FPGA抽取滤波器和NCO等关键模块的设计，编译后进行了时序仿真，最后在PCB板上实现了实际电路并应用于工程项目中。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-11
  1.1 引言  8
  1.2 数字下变频的研究现状  8-9
  1.3 论文的研究内容及意义  9
  1.4 完成论文期间所做的工作及论文安排  9-11
第二章信号处理理论  11-31
  2.1 信号采样理论  11-15
    2.1.1 带通采样理论  11-14
    2.1.2 采样信号频谱分析  14-15
  2.2 多速率数字信号处理  15-19
    2.2.1 整数倍抽取和内插  15-18
    2.2.2 分数倍变换和抽样率变换性质  18-19
  2.3 高效数字滤波  19-30
    2.3.1 数字滤波器FIR  19-22
    2.3.2 半带滤波器  22-24
    2.3.3 积分梳状(CIC)滤波器  24-30
  2.4 数字混频正交变换  30-31
第三章数字下变频器的FPGA设计与仿真  31-59
  3.1 数字下变频器的设计指标要求  31
  3.2 设计方案选择  31-33
  3.3 数字下变频器的FPGA设计  33-52
    3.3.1 整体结构  33-35
    3.3.2 数字混频模块设计  35-42
    3.3.3 抽取滤波器设计  42-49
    3.3.4 数字下变频的控制和时序  49-52
  3.4 Matlab仿真  52-59
    3.4.1 数字滤波器的仿真  54-57
    3.4.2 DDS模块仿真  57-59
第四章数字下变频器的FPGA实现及测试  59-69
  4.1 系统简介  59
  4.2 数字下变频器的硬件实现  59-62
    4.2.1 FPGA器件选用  59-60
    4.2.2 硬件平台  60-62
    4.2.3 软件设计  62
  4.3 测试及验证  62-68
    4.3.1 测试环境  62-64
    4.3.2 验证  64-68
  4.4 小结  68-69
第五章结论及展望  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-74
附录  74-83
  附录 1: VHDL实现FIR滤波器  74-79
  附录2: Matlab编程仿真HBF  79-83
个人简历  83

基于FPGA的数字下变频器的设计与应用

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