基于fpga的信号采集与处理技术研究及实现

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1、电子科技大学硕士学位论文基于FPGA的信号采集与处理技术研究及实现姓名：唐宇申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：何子述20050110摘要本文介绍了可编程逻辑器件的结构与原理和运用硬件描述语言开发FPGA的流程，讲述了FPGA设计的基本原则，并结合ALTERA公司EPlCQ240C8在多入多出天线系统中数据采集存储和XILlNX公司XC2V1000在短波宽带数字接收机系统中信号的实时算法处理两个方面的应用，体现了FPGA在数字信号处理领域的优势，本文的研究工作主要包括以下几个方面：(1)基于FPGA的SDRAM

2、控制器在多通道数据采集存储技术研究运用FPGA对新一代存储器SDRAM进行读写控制，对多入多出天线系统的基带／／Q数据进行存储，以便利用海量数据进行算法分析。存储的容量可达512Mbyte，数据存满后，通过EPP(增强型并1：3)将数据导入计算机。此设计使用VHDL语言在QUARTUS1I中实现，设计充分发挥FPGA灵活性；f2)多通道数据采集存储板的电磁兼容性分析SDRAM的工作时钟为100MHZ，意味着SDRAM的数据读写速度都是100M，针对数据采集存储板工作速度快，硬件实现要充分考虑板级的电磁兼容性，以便实现更稳定

3、的数字系统；(3)利用FPGA对短波数字宽带接收机进行信道化处理包括对天线基AGC的控制，将接收机前端信号进行中频数字化跟踪，实时的调整天线基AGC，使AD的动态范围增大并保护射频前端，对中频I／Q数据进行打包和数据封装，产生DSP数据分析所需要的帧格式，对I／Q数据进行相位校J下和幅度校正，使信号增益和相位反映链路的实际增益和相位。其中相位校正和幅度校『E需要用到硬件乘法器，本文利用时分复用的原理，将三个通道的乘法运算复用为一个通道，从而节约FPGA的资源。而数据的封装和打包，需要在FPGA中开辟数据缓冲区，使数据帧包含

4、设计所规定的样点数。数字接收机的信道化处理采用FPGA实现，充分利用FPGA硬乘法器核和BlockRam，发挥其在信号实时处理中的优势，可以使系统可编程化程度更高，使系统功能的修改和完善更加方便，体现软件无线电的思想，此设计使用VerilogHDL语言在ISE6．2中实现；r41利用EDA工具对FPGA的功耗进行估算本文利用ISE6．2的功耗估计工具XPOWER对FPGA的功耗进行了估计，计算FPGA的功耗，为选择电源模块、芯片稳定性、决定是否加散热片等提供依据。【关键词】SDRAM，数据存储，FPGA，天线基AGC，相幅

5、校丁FJlABSTRACTInthispaper,thestructureofFieldProgrammableGateAnay(FPGA)andtheprocesshowtodesignFPGAwithHardWareDescribedLanguageareintroduced，somebasicprincipleindesignarespecialized，andcombinetwoapplication，oneinMIMOsystem(multipleinputandmultipleoutput)collecting

6、andstoringdatawithEPICQ240C8byALTREA，theotherindigitalshortwaveBroadBandreceiversystemdealingwithsignalarithmeticrealtimewithXC2V1000byXILINX，exhibittheadvantageofFPGAindigitalsignalprocessingdommn．Themainresearchingworkinthispapercallbesmnmarizedasfollows：(1)Ther

7、esearchofmuff—channelsdatacollectionwithSDRAMcontrollerbasedOnFPGAUsingFPGAtocontrolthenewgenerationstorememorySDRAM，tostorefilebasebandI／QdatawhichinMIMOsystem，SOastoanalyzethearitlmaeticbythosedata．Theeapacityofmemorywillreachto512Mbyle．Whenfinished，thedataarese

8、nttocomputer．TimwholedesignarecompletedinQUARTUSi1withVHDL(2)TheEMCanalysisofmuti—channelsdatacollectionboardBecausetheworkingclockofSDRAMis100MHZ，thesp