隨著無線電技術的飛速發(fā)展,越來越多的無線電設備被廣泛使用,日益增多的無線通信設備會占用更多的頻譜資源并加劇信號之間的電磁干擾。為了確保無線通信能夠正常進行,現(xiàn)代的部分通信設備除了滿足本身的功能需求外還要求具備通信頻譜監(jiān)測和分析的能力。使用傳統(tǒng)的臺式頻譜測量設備,體積稍大且功耗較高,只作為一個無線通信設備的頻譜測量模塊顯得過于浪費,因此設計一款低功耗、體積小,具備擴展性的頻譜監(jiān)測模塊符合部分通信設備的使用需求。在頻譜測量的基礎上,增加相位差測量的功能,相位差是表征兩個信號關系的一個重要指標,可以通過測定相位差間接的完成其它參數(shù)測量,如信號的頻率,輸入輸出信號的相位關系。本文的主要研究內(nèi)容如下:1、根據(jù)需求指標,擬定總體設計方案,并對總體方案中的各個部分的設計方案進行可行性論證和分析。經(jīng)過分析論證,采用零中頻架構的接收機作為射頻前端接收機,并采用FPGA（Field Programmable Gate Array）作為基帶處理器,CPCI（Compact Peripheral Component Interconnect）總線接口作為數(shù)據(jù)通信接口。2、根據(jù)確定的總體設計方案,對設備的硬件電... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

AD9361數(shù)據(jù)接收時序仿真圖

第四章設備邏輯設計37圖4-6蝶形運算符號可以再對N/2序列的數(shù)據(jù)進行分解，得到N/4長度的序列，可得到式(4-13)和式(4-14):1(2)=3()(4-13)1(2+1)=4()(4-14)則其運算可相應分為式(4-12)所示的兩項：1()=∑1(2)41=022+∑141=0(2+1)/2(2+1)=3()+24()(=0,1,,41)(4-15)將系數(shù)統(tǒng)一為以N為周期，即2=2，可得式(4-17)和(4-18)：1()=3()+24()(4-16)(+/4)=3()24()(=0,1,,41)(4-17)同樣，對2X(k)也可進行類似的分解。依次類推，最后分解成兩兩一對的DFT序列。對于一個N=4096=212的DFT運算，就是2048個2點DFT。4.3.1.2FFT算法邏輯設計根據(jù)4.3.1.1小節(jié)的公式推導，需要把這些公式推導通過轉(zhuǎn)化為硬件的邏輯設計。本設計所采用的FFT設計是調(diào)用Altera公司自帶的FFTIP核，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換長度為4096個點，數(shù)據(jù)的輸入精度為12bit，旋轉(zhuǎn)因子的輸出精度與數(shù)據(jù)的輸入精度一致。雖然是直接調(diào)用FFTIP核，但是需要對輸入輸出數(shù)據(jù)進行存儲和處理，與此同時，還需要整個時序?qū)崿F(xiàn)控制，對FFT進行相應控制。整體的FFT實現(xiàn)框圖如圖4-7所示。該部分的邏輯設計主要是對AD9361接收過來的數(shù)字基帶信號，進行FFT計算。主要的邏輯實現(xiàn)由以下幾個模塊組成：數(shù)據(jù)輸入轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)存儲器RAM、FFT_IP計算模塊、數(shù)據(jù)溢出檢測模塊、數(shù)據(jù)溢出截位模塊、FFT時序控制模塊。整個邏輯設計思路是：數(shù)據(jù)輸入轉(zhuǎn)換模塊從外部接收需要計算的數(shù)據(jù)，即I/Q

第四章設備邏輯設計39圖4-8中信號的定義如下：I_data_in[11..0]：輸入12位的I路數(shù)據(jù)；Q_data_in[11..0]：輸入12位的Q路數(shù)據(jù)；I_data_out[13..0]：符號擴展后14位的I路數(shù)據(jù)；Q_data_out[13..0]：符號擴展后14位的Q路數(shù)據(jù)；這部分的主要代碼是：assignI_data_out={I_data_in[11],I_data_in[11],I_data_in};assignQ_data_out={Q_data_in[11],Q_data_in[11],Q_data_in};2、SRAM存儲模塊邏輯設計在進行FFT或相位差計算的時候，它們的數(shù)據(jù)來源是存儲在SRAM中的I/Q數(shù)據(jù)，對SRAM的讀寫操作將在4.4小節(jié)進行詳細介紹。3、FFTIP核調(diào)用在QuartusII13.0提供了FFTIP核，我們只需要配置相關的參數(shù)，就可以使用該IP核進行FFT的運算，它的IP核的輸入輸出信號模塊框圖如圖4-9所示。圖4-9FFTIP核數(shù)據(jù)接口框圖在該模塊的參數(shù)配置中，根據(jù)前面的參數(shù)指標設定，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的點數(shù)應該為4096個點，I/Q數(shù)據(jù)的輸入位寬應該為14bits，旋轉(zhuǎn)因子的位寬應該跟輸入數(shù)據(jù)的精度保持一致，即也為14bits，它的輸入/輸出數(shù)據(jù)流的方式設置為Streaming模式，它的運算速度更快，但是占用的邏輯資源更多。在這次設計中，對速度的要求更高，所以選擇Streaming模式，根據(jù)FFTIP核模塊中的信號定義，進行相應的時序控制邏輯設計，它的輸入輸出接口信號的定義如表4-8所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]A digital signal processor（DSP）-based system for embedded continuous-time cuffless blood pressure monitoring using single-channel PPG signal[J]. Qirui ZHANG,Qingsong XIE,Kefeng DUAN,Bo LIANG,Min WANG,Guoxing WANG.  Science China（Information Sciences）. 2020(04)
[2]煤發(fā)電廠大地網(wǎng)接地電阻測量方法及影響因素分析[J]. 史錫軍,楊清,歐林忠.  農(nóng)業(yè)災害研究. 2020(01)
[3]一種基于SystemVerilog的CORDIC算法IP核實現(xiàn)方案[J]. 盛業(yè)斐.  通信技術. 2020(01)
[4]采用ADI公司的解決方案開發(fā)UHF RFID讀卡器射頻前端[J]. Van Yang,Eagle Zhang,Aaron He.  世界電子元器件. 2019(10)
[5]探究影響直流穩(wěn)壓電源紋波系數(shù)的原因及抑制方法[J]. 胡杰,施琴,陳沐,李勝.  中國電子教育. 2019(03)
[6]無線充電設備國內(nèi)外頻譜管理現(xiàn)狀綜述[J]. 滕瑞蓮,韓寶石.  中國無線電. 2019(07)
[7]多通道甚高頻超外差式接收機的設計[J]. 錢夢園,楊國斌,張援農(nóng),姜春華.  現(xiàn)代電子技術. 2019(09)
[8]基于apFFT的I/Q通道幅相誤差校正算法[J]. 杜夢園,趙宏鐘,贠齡童.  無線電工程. 2019(04)
[9]基于FPGA的CORDIC算法實現(xiàn)[J]. 蔡權利,高博,龔敏.  電子器件. 2018(05)
[10]以太網(wǎng)的數(shù)控系統(tǒng)數(shù)字接口技術分析[J]. 黃傳梅.  數(shù)字技術與應用. 2016(02)

碩士論文
[1]認知無線電系統(tǒng)中能量有效的頻譜感知與接入技術研究[D]. 謝晨升.南京郵電大學 2019
[2]通信模擬器收發(fā)信機射頻設備變頻器單元設計與實現(xiàn)[D]. 鄭明青.南京郵電大學 2019
[3]相干光通信系統(tǒng)中DPSK解調(diào)技術的研究[D]. 王義.西安理工大學 2019
[4]具有快速響應的低壓差線性穩(wěn)壓器電路的研究與設計[D]. 王娜.湘潭大學 2019
[5]基于FPGA的高速、高精度FFT處理方案研究與實現(xiàn)[D]. 雷玉飛.西安電子科技大學 2019
[6]脈沖噪聲下相位編碼信號的參數(shù)估計[D]. 郝浪浪.西安電子科技大學 2019
[7]FDD大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下行信道重構方法[D]. 謝松伯.中國科學技術大學 2019
[8]基于AD936X的無線收發(fā)機設計與實現(xiàn)[D]. 嚴旭東.西安電子科技大學 2018
[9]實時頻譜分析儀數(shù)字處理前端模塊設計[D]. 江易蔚.電子科技大學 2018
[10]基于ZYNQ與AD9361的微型頻譜監(jiān)測設備的設計與實現(xiàn)[D]. 劉健.電子科技大學 2018



本文編號：3379287