微弱信号检测与辨识机制研究

论文摘要

微弱信号检测的目的是从噪声中提取有用信号,或用一些新技术和新方法来提高检测系统输出信号的信噪比。本文简要分析了常用的微弱信号检测理论,对小波变换的微弱信号检测原理进行了进一步的分析。然后提出了微弱信号检测系统的软硬件设计,在阐述了系统的整体设计的基础上,对电路所选芯片的结构和性能进行了简单的介绍,选用了具有14位分辨率的4路并行A/D转换器AD7865作为模数转换器,且选用Xilinx公司的Spartan-3系列FPGA逻辑器件作为控制器,控制整个系统的各功能模块。同时,利用FPGA设计了先入先出存储器,充分利用系统资源,降低了外围电路的复杂度,为电路调试及制板带来了极大的方便,且提升了系统的采集速度和集成度。系统的软件设计采用Verilog HDL语言编程,在Xilinx ISE软件开发平台上完成编译和综合,并选用ModelSim SE 6.0完成了波形仿真。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 微弱信号检测技术的研究现状
• 1.3 微弱信号检测的发展趋势
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 微弱信号检测理论
• 2.1 微弱信号检测原理
• 2.2 传统微弱信号检测理论
• 2.2.1 相关检测法
• 2.2.2 同步积累法
• 2.2.3 取样积分法
• 2.3 现代微弱信号检测理论
• 2.3.1 小波变换
• 2.3.2 随机共振
• 2.3.3 混沌动力学
• 2.4 小波消噪
• 2.4.1 Mallat 算法
• 2.4.2 小波分解与重构
• 2.4.3 小波变换的阈值去噪
• 3 FPGA 简介
• 3.1 可编程逻辑器件分类
• 3.2 FPGA 简介
• 3.2.1 FPGA 基本结构
• 3.2.2 FPGA 设计流程
• 3.2.3 FPGA 特点
• 3.3 硬件描述语言Verilog HDL
• 4 系统硬件电路设计
• 4.1 信号采集系统
• 4.2 信号调理电路
• 4.2.1 带通滤波电路
• 4.2.2 信号放大电路
• 4.3 模数转换电路
• 4.4 电源电路
• 4.5 FPGA 开发平台
• 4.6 系统的抗干扰设计
• 4.6.1 电路设计
• 4.6.2 PCB 布局布线
• 5 FPGA 程序设计
• 5.1 顶层模块
• 5.2 缓存模块
• 5.3 AD 控制模块
• 5.4 时钟控制模块
• 5.5 信号检测模块
• 6 系统调试与结果分析
• 6.1 信号采集板的调试
• 6.2 结果分析
• 6.2.1 电源电路
• 6.2.2 带通滤波电路
• 6.2.3 放大电路
• 结论
• 参考文献
• 附录A 原理图
• 附录B PCB 板图实物图
• 附录C 信号检测模块仿真程序
• 作者简历
• 学位论文数据集