射频流盘系统中基于FPGA的中频信号处理的设计与实现.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目射频流盘系统中基于FPGA的中频信号处理的设计与实现学科专业控制科学与工程学号201221250155作者姓名董永帅指导教师马旭飚教授分类号密级注1UDC学位论文射频流盘系统中基于FPGA的中频信号处理的设计与实现（题名和副题名）董永帅（作者姓名）指导教师马旭飚教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业控制科学与工程提交

2、论文日期2015.3.1论文答辩日期2015.5.28学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月28日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFIFPROCESSINGBASEDONFPGAINTHERFSTREAMINGDISKSYSTEMAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ControlSciencea

3、ndEngineeringAuthor:YongshuaiDongAdvisor:Prof.XuBiaoMaSchool:SchoolofAeronauticsandAstronautics独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并

4、表示谢意。作者签名：董永帅日期：2015年6月3日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：董永帅导师签名：日期：2015年06月4日摘要摘要射频流盘是一种用于记录和回放信号变化的仪器，集频谱显示、频谱检测以及大数据

5、存储等功能于一体，可用于常见的通信测试及记录回放。它在记录仪的基础上升级扩展了实时频谱分析的功能，在信号频谱观测和监视等领域发挥着越来越重要的作用。中频处理是频谱分析中至关重要的一环，其性能直接影响着整体频谱分析的好坏。而射频流盘系统对于中频处理提出了更高的要求，比如更高的传输速度、更快的实时频谱分析以及实时分析带宽的连续变化等。本文通过对数字下变频的关键技术和相关理论的研究，基于射频流盘项目的应用背景，提出了射频流盘的中频处理设计方案。设计的方案主要由三部分内容组成：①、自动截取多档位数字下变频

6、，多档位数字下变频的提出主要依据是高效的分数倍抽取，抽取的高效结构采用抽取滤波器组（CIC抽取插值滤波器）来完成，不但节省了FPGA中大量的资源，还使得射频流盘中频谱分析的实时频谱分析带宽达到42个，再加上小数倍的抽取，从而满足用户对于实时分析的带宽需求；其中抽取采用多级来实现，继而也采用多级滤波器滤除带外的杂波信号。对多级不同档位的滤波器输出截取问题，为了保证输出数据的最大动态范围以及直流的最大抑制，本论文提出了一种自动截取的算法，并在FPGA中实现了具体的电路，完成了滤波器输出的自动截取。②、

7、基于滑动DFT算法的快速实时频谱分析。相对于离散傅里叶变换，滑动DFT在算法和实现资源方面都有很大的改进，在滑动DFT算法的基础上，提出了其改进Geortzel算法的递归单元，实现了对离散信号的连续分析。③、基于Aurora协议的高速传输数据。FPGA处理好的中频数据，需要点对点的传输至下一块FPGA，这里设计了基于Xilinx的高速串行传输接口，实现了处理好的中频数据的高速传输。本文的整体方案是基于FPGA实现射频流盘系统的中频信号处理的各个功能模块。经验证，整个中频处理模块可以实现的实时分析带

8、宽为40MHz，单通道接口传输速度为2Gbps，达到了工程应用的要求和预定的技术指标。关键词：射频流盘，数字下变频，滑动DFT，Aurora协议IABSTRACTABSTRACTRFstreamingdiskisaninstrumentforrecordingandplaybackofthechangesaboutthesignal,whichhasthefunctionincludingthespectrumdisplay,spectrumdetectionandlargedat