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基于FPGA的电台接口设计

作　者: 王宇杰
导　师: 林明
学　校: 江苏科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: FIR FFT Cordic算法 稳定处理
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 27次
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内容摘要


在军事指挥系统中,一般地空电台部署在沿边界的各雷达站,而指挥员在一个区域指挥中心实现大范围空域的地空指挥,因此电台远程遥控是非常有意义的。为了实现电台的远程遥控,并且节省信道资源,将PTT控制信号调制成一个单频信号与话音信号一起发送,确保PTT控制信号传输的可靠性。本课题以地空通信系统的研制为背景,深入研究了电台转换接口的设计过程及实现的关键技术,详细介绍了一种基于FPGA的模块化电台接口的信号处理过程。在软件算法设计方面,重点主要讨论了话音信号和PTT信号处理流程以及FFT处理器的算法结构、FIR陷波滤波器结构、阈值检测、稳定算法等相关算法。在系统设计方面,将FPGA硬件的高速性能和I2C总线的简单有效相结合;在运算板的设计中,根据系统算法及实时性要求,研制了一种基于FPGA的通用高速音频处理运算板模块。该系统具有音量调整灵活,实时性高,稳定性强和扩展性强等特点。本课题的创新点为采用FIR滤波器实现单频信号的滤波;采用时频变换的方式实现单频信号的检测;设计了新型稳定处理算法,保证PTT控制信号的稳定有效。研制的电台接口转换模块经过仿真,模拟实验和实际测试,结果表明各项指标均达到系统要求,性能稳定,已成功的应用于某地空通信系统中。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章 绪论  12-18
  1.1 选题的研究背景和实际意义  12-14
    1.1.1 课题的研究背景  12-13
    1.1.2 实际意义  13-14
  1.2 本课题国内外研究现状与发展趋势  14-15
    1.2.1 国内外现状  14
    1.2.2 发展趋势  14-15
  1.3 本研究课题的来源及主要内容  15-16
  1.4 论文章节安排  16-18
第2章 总体设计  18-22
  2.1 系统组成  18-19
  2.2 本课题的设计方案  19-20
  2.3 本章小结  20-22
第3章 快速傅里叶变换处理器的设计  22-40
  3.1 FFT 的基本理论及算法  22-27
    3.1.1 离散傅里叶变换(DFT)的基本原理  22-23
    3.1.2 快速傅里叶变换(FFT)的基本原理  23-25
    3.1.3 频域抽选基4 碟形运算单元  25-27
  3.2 FFT 处理器总体方案的设计  27-28
  3.3 FFT IP 核的设计  28-35
    3.3.1 块浮点结构原理  28-29
    3.3.2 FFT 处理器的引擎结构的设计  29-31
    3.3.3 I/O 数据流结构的设计  31-34
    3.3.4 逻辑资源的使用  34
    3.3.5 FFT IP 核的设计工具  34-35
  3.4 求模单元的设计  35-39
    3.4.1 Cordic 算法原理  35-36
    3.4.2 Cordic 算法的结构  36-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章 有限脉冲响应(FIR)陷波滤波器的设计  40-54
  4.1 数字滤波器概述  40
  4.2 分布式算法  40-41
    4.2.1 分布式算法原理  40-41
    4.2.2 串行DA 和并行DA 的理论  41
    4.2.3 串并DA 结构  41
  4.3 基于查找表的分布式算法  41-45
    4.3.1 查找表原理  41-44
    4.3.2 查找表ROM 的设计  44-45
  4.4 基于FPGA 的FIR 陷波滤波器的设计  45-52
    4.4.1 陷波滤波器结构的设计方案  45-46
    4.4.2 窗函数法原理介绍  46-47
    4.4.3 窗函数法设计方案  47-49
    4.4.4 约束最小二乘法设计FIR 陷波滤波器  49-51
    4.4.5 等波纹法设计FIR 陷波滤波器  51-52
  4.5 本章小结  52-54
第5章 基于I2C 总线的输入输出信号转换设计  54-66
  5.1 简要介绍8731 芯片的整体功效  54-56
  5.2 WM8731 寄存器的地址分配  56-61
  5.3 WM8731 控制电路的实现  61
  5.4 用WM8731 D/A 转换器产生音频信号  61-64
  5.5 本章小结  64-66
第6章 阈值检测和稳定算法处理  66-70
  6.1 阈值检测  66-67
  6.2 稳定处理算法  67-69
  6.3 本章小结  69-70
第7章 PCB 设计及系统实现  70-78
  7.1 原理图的设计  70-74
  7.2 PCB 图设计  74-77
    7.2.1 布局原则  74-75
    7.2.2 布线原则  75-76
    7.2.3 系统实现  76-77
  7.3 本章小结  77-78
结束语  78-80
参考文献  80-83
致谢  83-85
攻读学位期间发表的学术论文  85-86
详细摘要  86-88

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 数字电路 > 逻辑电路
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