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基于多相滤波的超宽带接收机研究及FPGA实现

作　者: 姜建军
导　师: 刘渝
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 数字信道化接收机多相滤波参数估计 FPGA 快速傅里叶变换
分类号: TN851
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着现代雷达技术的不断发展,电子侦察接收机面临的电磁环境日益复杂多变,发展宽带化、数字化、多功能、软件化的电子侦察接收机是一项重要的任务。数字信道化接收机具有大监视带宽、高灵敏度、大动态、高频率分辨率、高截获概率和多信号处理能力等诸多优势,是应用广泛的一类电子战接收机。本文给出了一种基于多相滤波的宽带数字信道化结构,在一定信噪比的条件下,利用该结构的信道化接收机处理ADC输出数据,检测信号、测频并给出脉冲描述字。首先,本文在信道化基本结构基础上,推导出一种基于多相滤波的数字信道化的高效结构,分析了数字滤波器组特征,合理设计滤波器带宽和信道化抽取比,可完成监视带宽内无缝连接,并较好地抑制兔耳效应,以确保全概率接收。针对该结构进行了计算机仿真,对其性能进行了深入分析。然后,讨论了几种常见的信号检测方法和测频方法。结合具体的硬件平台,提出一种幅度检测加双谱线测频的编码方法,可以很好地解决相邻信道间虚假信号输出问题,同时提高测频精度。最后,研究了在单片FPGA上实现信道化接收机的方案,系统的处理带宽为1GHz,解决了高速ADC与低速信号处理器FPGA之间的矛盾,并在Xilinx的XC4VSX55芯片上实现了对两个同时到达信号的检测,实现了对脉冲流的脉冲到达时间、脉冲宽度和信号瞬时频率等参数的实时高精度测量,以脉冲描述字的形式输出。该设计是针对FPGA的硬件实现方法,其系统结构简单,测量速度快、精度高,满足对脉冲参数测量高精度、实时性的要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
图表目录  8-11
注释表  11-12
第一章绪论  12-17
  1.1 研究的背景和意义  12-13
  1.2 国内外研究动态  13-15
  1.3 本文研究工作和内容安排  15-17
第二章数字信道化理论研究  17-29
  2.1 引言  17
  2.2 信道划分  17-19
  2.3 信道化处理过程和处理增益分析  19-20
  2.4 基于多相滤波器组信道化高效算法的推导  20-22
  2.5 滤波器的设计  22-24
  2.6 兔耳效应的分析  24-25
  2.7 基于多相滤波的信道化模型仿真和性能分析  25-28
    2.7.1 信道化模型的MATLAB 仿真  25-28
    2.7.2 性能分析  28
  2.8 小结  28-29
第三章参数编码器的研究  29-40
  3.1 引言  29
  3.2 信号检测及起止点估计算法  29-34
    3.2.1 幅度检测算法  29-31
    3.2.2 自相关累加检测算法  31-34
    3.2.3 两种检测方法的比较  34
  3.3 两种常见测频算法  34-38
    3.3.1 基于相位差分的瞬时频率估计  35-36
    3.3.2 基于DFT 系数的双谱线频率估计  36-37
    3.3.3 两种测频方法的比较  37-38
  3.4 信道化后接参数编码器模型的MATLAB 仿真  38-39
  3.5 小结  39-40
第四章数字信道化接收机系统的FPGA 实现  40-56
  4.1 引言  40
  4.2 数字信道化后接编码器接收机的FPGA 实现方案  40-41
  4.3 数字信道化模块的FPGA 实现  41-45
    4.3.1 高速数据降速模块  41-42
    4.3.2 多相滤波器组模块  42-45
  4.4 参数编码器模块的FPGA 实现  45-50
    4.4.1 数字信道化输出检测模块  45-47
    4.4.2 频率估计模块  47-49
    4.4.3 PDW 形成模块  49-50
  4.5 系统资源消耗及时序仿真  50-52
  4.6 系统功能扩展  52-55
  4.7 小结  55-56
第五章系统测试  56-65
  5.1 引言  56
  5.2 高速数据采集方案的选择  56-57
  5.3 主要芯片介绍  57-60
    5.3.1 AD 芯片  57-59
    5.3.2 FPGA 芯片  59-60
  5.4 系统测试  60-64
    5.4.1 测试平台  60-61
    5.4.2 测试结果  61-63
    5.4.3 系统的性能指标  63-64
  5.5 小结  64-65
第六章总结和展望  65-66
参考文献  66-69
致谢  69-70
在学期间的研究成果及发表的学术论文  70

基于多相滤波的超宽带接收机研究及FPGA实现

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