多抽样率数字信号处理及其FPGA实现

论文摘要

多抽样率信号处理是现代信号处理理论的一个重要分支,在最近十几年取得了巨大的发展,并在很多方面得到了成功的应用。本文分别从时域和频域的角度深入分析了抽样率变换的规律,并进一步研究了多抽样率系统的高效实现理论和方案。多抽样率系统需要通过滤波器来改善其性能。本文分析了一般滤波器设计的方法与理论,着重研究了积分梳状滤波器和半带滤波器这两种多抽样率滤波器,并根据多抽样率信号处理的特点以及几种高效滤波结构和滤波器,利用积分梳状滤波器和半带滤波器在FPGA上设计了2~256倍可编程抽取器。为了进一步分析多相结构在多抽样率信号处理中的应用,使用多相结构设计了具有固定倍数的内插器。在论文的最后,详细介绍了某型号雷达信号处理机的硬件设计及其FPGA设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 多抽样率数字信号处理研究背景及意义
• 1.2 多抽样率数字信号处理的国内外研究现状
• 1.3 论文的内容安排
• 第二章 多抽样率信号处理基本理论
• 2.1 M-抽取和L-内插
• 2.1.1 M-抽取
• 2.1.2 L-内插
• 2.2 分数倍抽样率变换
• 2.3 多抽样率的网络结构与实现
• 2.3.1 抽样率系统的恒等变换
• 2.3.2 多抽样率系统的多相结构
• 2.4 本章小结
• 第三章 多抽样率信号处理滤波器设计
• 3.1 滤波器设计
• 3.1.1 窗函数法
• 3.1.2 频率抽样法
• 3.1.3 最优等波纹法
• 3.2 积分梳状滤波器
• 3.2.1 积分梳状滤波器的实现
• 3.2.2 积分梳状滤波器的幅频特性
• 3.2.3 多级积分梳状滤波器的实现
• 3.2.4 多级积分梳状滤波器级联时需注意的问题
• 3.3 半带（HF）滤波器
• 3.3.1 半带滤波器的特性
• 3.3.2 半带滤波器的设计
• 3.4 几种多抽样率滤波器设计比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 多抽样率信号处理器的FPGA 实现
• 4.1 FPGA 简介
• 4.1.1 FPGA 特点
• 4.1.2 FPGA 的设计流程
• 4.1.3 FPGA 的常用设计方法
• 4.2 抽取器的FPGA 实现
• 4.2.1 可编程多倍数抽取器设计
• 4.2.2 可编程多倍数抽取器的FPGA 实现
• 4.3 内插器的FPGA 实现
• 4.3.1 内插器设计
• 4.3.2 20 倍内插器的FPGA 多相实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 某雷达信号处理机的FPGA 设计
• 5.1 前端信号处理板FPGA 设计
• 5.1.1 模式字模块
• 5.1.2 DDC 模块
• 5.1.3 FPGA 与DSP 链路口通信模块
• 5.1.4 内部时序及数据源模块
• 5.2 定后一体板FPGA 设计
• 5.3 系统调试结果分析
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究生在读期间的研究成果