基于软件无线电技术的炮口测速系统的实现

发布时间：2023-04-22 12:18

　　随着集成电路技术的不断发展及工程实际应用,使得电子线路设计规模和集成度不断地提高,同时系统设计思想和方法不断革新,进而带动了信息与信息处理学科的迅速发展,其中FPGA(现场可编程门阵列)正处于革命性的数字信号处理技术的前沿。本课题开展了对FPGA芯片的实际工程运用设计,以其为平台,完成了炮口测速雷达处理系统的相应功能。对于接收机而言,数字化是提高性能的有效途径,也是当今社会的必然要求,所以本论文采用了软件无线电思想的数字接收机结构,能有效地完成接收机的数字化要求,并且为提高系统与环境的交互性及实时性,成功搭建了基于FPGA的片上系统,灵活、高效和低成本地完成了测速雷达系统的设计。 本篇论文介绍了炮口测速系统处理原理,提出了对多普勒信号进行数字处理的具体方案,实现了对中频信号的数字下变频、FFT处理及通过搭建的片上系统计算和传输所提取的频谱信息,根据多普勒原理从频谱信息得到速度值,最终在上位机显示出膛初速。完成了硬件电路设计,经过对系统的反复调试和不断改进,所得结果与理论吻合,表明本系统能够完成测量出膛初速的任务。

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 论文的主要内容及意义
2 接收机理论基础
    2.1 软件无线电技术
    2.2 接收机部分性能分析
        2.2.1 噪声
        2.2.2 灵敏度
        2.2.3 选择性
        2.2.4 接收机性能
    2.3 信号采样理论
        2.3.1 Nyquist采样定理
        2.3.2 带通采样理论
    2.4 多速率信号处理
        2.4.1 整数倍抽取
        2.4.2 整数倍内插
    2.5 多普勒测速原理
3 FPGA功能设计与实现
    3.1 数字正交相干解调理论
        3.1.1 低通滤波法
        3.1.2 Bessel插值法
        3.1.3 多项滤波法
    3.2 数字解调FPGA具体实现
        3.2.1 符号修正
        3.2.2 奇偶抽取模块
        3.2.3 FIR滤波
        3.2.4 CIC滤波器设计
            3.2.4.1 CIC滤波器的基本原理
            3.2.4.2 CIC滤波器的仿真
            3.2.4.3 CIC滤波器FPGA工程实现
    3.3 快速傅立叶变换理论
        3.3.1 FFT算法原理
        3.3.2 FFT的运算量
        3.3.3 FFT的工程实现
        3.3.4 FFT局部仿真
    3.4 FIFO模块
        3.4.1 FIFO工作原理
        3.4.2 FIFO工程实现
        3.4.3 FIFO功能仿真
    3.5 SOPC模块设计
        3.5.1 SOPC基本介绍
        3.5.2 SOPC系统组成
        3.5.3 SOPC工作原理
        3.5.4 Avalon总线
4 硬件电路设计
    4.1 时钟模块
    4.2 A/D转换器件
    4.3 FPGA的硬件实现
        4.3.1 FPGA特点
        4.3.2 FPGA芯片选择
    4.4 SDRAM设计
    4.5 串口设计
        4.5.1 电平转换芯片MAX3221
        4.5.2 UART接口电路设计
    4.6 PCB板设计
5 实验调试与结果分析
    5.1 在线调试流程
    5.2 系统测试结果及分析
总结与展望
致谢
参考文献



本文编号：3797623