实时阵列信号处理系统的设计与实现.pdf

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1、实时阵列信号处理系统的设计与实现杨欣然2015年1月中图分类号：TN79UDC分类号：540实时阵列信号处理系统的设计与实现作者姓名杨欣然学院名称信息与电子学院指导教师杜慧茜副教授答辩委员会主席韩力教授申请学位工学硕士学科专业电路与系统学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月DesignandimplementationofReal-TimeArraySignalProcessingSystemCandidateName：XinRanYangSchoolorDepartment:Information

2、andElectronicsFacultyMentor:Prof.HuiQianDuChair,ThesisCommittee:Prof.LiHanDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:CircuitsandSystemsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的

3、地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要近年来随着数字化相控阵雷达、多输入多输出结构通信系统等诸多方向上广泛应用了阵列信号处理技术，阵列信号处理技术已经愈发成为信号处理领域的重要趋势。本文针对某型号雷达系统中对阵列信号采集数据采集和实时处理的需求，研究并设计了一种基于FPGA的实时阵列信号

4、处理系统。采用多通道ADC完成目标信号的量化，在FPGA完成实时数字信号处理并通过高速串行总线进行数据传输，建立了一套具有高速数据实时处理硬件平台。本论文的主要研究工作如下：(1)多通道AD采集系统硬件方案设计：依据设计需求并经过对多通道ADC、低抖动时钟分发芯片、FPGA、高速串行总线等技术发展进行学习和研究，本文完成了包括五片ADI公司内部集成4通道的高速ADC芯片AD9653，ADI公司的超低抖动时钟分发芯片ADCLK948、Xilinx公司Kintex-7系列FPGA，以及RapidIO、千兆以太网等串

5、行总线接口的硬件实现方案设计。(2)多通道AD采集系统硬件详细设计：将该系统划分为AD数据采集模块、FPGA信号处理模块、RapidIO和千兆以太网总线接口数据传输接口模块，分别针对每个模块完成了硬件电路和FPGA逻辑设计。(3)针对高速数字系统设计中面临的信号和电源完整性问题，研究高速数字信号设计的基本原理和工程实践中的注意事项，针对本系统具体电路设计进行了理论分析并采取合适该系统的解决方案。(4)完成了硬件电路调试和功能测试、对ADC进行了性能测试、并对FPGA内信号处理的结果进行了验证。通过对ADC进行性

6、能测试，测试结果表明,采集系统不仅具有高达11.5bit的有效位数,而且还具有低至200ps的通道间延时差,性能指标完全符合设计要求,为信号的实时处理奠定了基础,论文成果已在某微波遥感系统当中得到了成功应用。关键词：高速数据采集；多通道；实时处理；阵列信号I北京理工大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,withthedigitalphasedarrayradarandMIMOstructurecommunicationssystemsarewidelyusedarraysignalproc

7、essing,arraysignalprocessingtechnologyhasincreasinglybecomeanimportanttrendinthefieldofsignalprocessing.Inthispaper,weresearchanddesignofaFPGA-basedreal-timearraysignalprocessingsystemsusinginapassivedetectionsystemswhichdemandedforanarrayofsignalacquisition

8、andreal-timeprocessingofdatacollection.Weuseamulti-channelADCtoacquiresignal,completedigitalsignalprocessinginFPGAanddatatransferviahighspeedserialbus,asetofhigh-speedreal-timedataprocessinghard