基于FPGA浮点运算器的设计及其在雷达中的应用

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1、西安电子科技大学硕士学位论文基于FPGA浮点运算器的设计及其在雷达中的应用姓名：崔云娟申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：陈伯孝20070101摘要在很多高精度计算场合需要采用浮点运算。过去用门电路进行各种运算通常为定点运算，但其计算精度有限。随着现场可编程门阵(FPGA)的迅速发展，可以采用FPGA实现浮点运算。本文首先介绍定点数和浮点数的格式，完成基于FPGA的几种常用浮点运算器的VHDL设计，包括浮点数与定点数之间的相互转换，浮点加法器、减法器、乘法器以及除法器。在这些浮点运算单元电路中采用多级流水线技术，并在某些方面优化算法，提

2、高了运算器的性能。在此基础上讨论浮点运算器的应用，通过调用自主开发的浮点乘、加模块设计浮点FIR滤波器，并将其应用于正交中频采样，结果表明浮点运算的正交中频采样可以得到更高的镜频抑制比。最后应用浮点运算模块设计浮点FFT处理器，在FPGA中实现高精度的FFT处理。关键词：FPGA浮点数VHDLFIR滤波器中频J下交采样FFTAbstractFloating—point(FP)arithmeticisusuallyusedinmanyhighaccuracycalculationfields．Inthepast，fixing—pointoperati

3、onisusuallyusedingatecircuitswhosecalculationprecisionislimited．WiththerapiddevelopmentofFPGA，itispossibletOdoFPoperationinFPGA．Thispaperintroducestheformatoffloating-point(FP)andfixing—pointdataatthebeginning．AccomplishtheVHDLdesignoffloating—point(FP)arithmeticunitsincommonu

4、sebasedonFPGA，includingtheconversionbetweenFPdataandfixing-pointdata，FPaddition，subtraction，multiplicationanddivision．AllofthemarepipelinearchitecturesandspecifiedinVHDL，arefullysynthesizablewithperformancecomparabletootheravailablehighspeedimplementations．Specialemphasisisput

5、ontheapplicationofFPdatainradar．Asanexample，theFPoperationmodulesareusedinquadraturesamplingofIntermediateFrequency(IF)signal，toshowthatamuchhigherperformancecanbeobtained．AtlasttheFPoperationmodulesareusedtodesignFPFFTprocessor，achievehighprecisionofFFTprocessingonFPGA．Keywor

6、ds：FPGAFloating—point(FP)VHDLFIRfilterQuadraturesamplingFFT西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安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己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之

7、处，本人承担一切的法律责任。本人签名：互塞叁量码同期2翌!Z：』：z旦关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公铈论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本人签名：焦五凼导师签名：牛拯臼压同期2翌2：』：圣里同期k)!!z：猃：．第一章绪论1．

8、1论文选题的背景及意义在现代雷达、通讯、图象处理等领域中，数字信号系统经常需要高精度的计算。在某些应用场合定点数已经不能满