[毕业论文] 一种新形式宽带接收机的架构探究与实现 [复制链接]

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毕业论文-一种新形式宽带接收机的架构探究与实现，共112页，

中文摘要

降低宽带模拟信号在数字化过程中的采样率，以及高效压缩存储海量数据，

是信号处理领域一直以来的重要研究方向。本文基于压缩感知理论，提出了一

种新形式的宽带接收机架构，能够以低于奈奎斯特采样率的模数转换速率对宽

带稀疏信号进行采样接收。

本文还对于该方案的硬件实现方案和当前的工作成果作出了介绍，业已实

现一个四通道采样上传的数据通路硬件实体，尝试了键控式宽带多谐混频的方

案，制作了数控多音信号的直接数字合成的前端原型。除此之外，本文还对未

来待开展的工作以及压缩感知的技术前景作出了展望。

关键词：亚奈奎斯特采样； 压缩感知； 宽带稀疏信号；

ABSTRACT

Reducing the sampling rate of wideband analog signals, as well as compressing

and storing large amount of data effectively, have always been an important topic in

the field o signal processing. Based on recently proposed theory of Compressive

Sensing, a novel architecture for wideband signal acquisition is put forward. The

architecture has the ability of sampling and receiving wideband sparse analog signals

at a rate far below Nyquist-rate.

The design details of the system module implementation are also described in

this thesis. A 4-Channel parallel inputted data path hardware for computer data

uploading has been realized. Besides, we test a hardware solution which mixes a

digital signal with a wideband sparse analog signal by using analog switch.

Furthermore, with the Direct Digital Synthesize (DDS) method, a multi-tune signal

generation hardware prototype is explained in this thesis.

In addition, a list of the possible future work in system implementation points

out directions for further research. A variety of possible applications with

Compressive Sensing method are introduced in the last section of this thesis.

Keywords: Sub-Nyquist-Sampling; Compressive Sensing; wideband sparse

analog signal

目录

第 1 章

引言 .. 1

课题背景... 1

宽带直接采样的难点 ....... 1

压缩感知技术简介 ... 2

宽带稀疏信号采样研究现状 ...... 3

课题任务... 3

行文架构... 4

总体架构 . 4

系统实现行文架构 ... 4

实验与结论行文架构 ....... 5

第 2

第 3 章

系统概览... 7

系统信流数学模型 .... 7

系统总体构架 ... 9

系统模块划分 ... 9

数据通路构建 . 11

FPGA 最小系统 ...... 11

背景 ...... 11

配置方式简介 12

系统构架 ....... 13

USB 最小系统 15

USB 最小系统硬件方案. 16

USB_Pipe 系统 ...... 17

背景 ...... 17

硬件系统方案 18

FX2LP 的 Slave FIFO 模式配置 .... 18

FPGA 的状态机描述 ..... 19

FPGA 的多路同步采样的异步 FIFO 描述 ...... 20

本章小结. 24

第 4 章

模拟处理与采样部分 ....... 25

多路同步采样子板 .. 25

背景 ...... 25

系统构架 ....... 25

键控多谐混频系统原型 ... 26

背景 ...... 26

系统构架 ....... 27

第 5 章

小结 28

激励信号合成 . 29

MCU 主控 DDS 单频合成方案 29

背景 ...... 29

DDS 原理 ...... 30

单频信号 DDS 合成方案 31

MCU 主控多 DDS 的接口扩展方案 . 32

背景 ...... 32

系统架构 ....... 33

接口控制扩展板..... 33

第 6 章

小结 35

实验与结论 ..... 36

实验 1 FPGA 配置实验 ... 36

实验简述 ....... 36

实验结论 ....... 37

实验 2 USB 控制传输实验 ...... 37

实验简述 ....... 37

实验结论 ....... 40

实验 3 数据通路上传测试....... 41

实验简述 ....... 41

实验结论 ....... 42

实验 4 多通道采样实验 .. 42

实验简述 ....... 42

实验结论 ....... 43

实验 5 混频系统波形测试....... 44

实验简述 ....... 44

实验结论 ....... 46

实验 6 MCU 控制 DDS 频率合成 .... 47

实验简述 ....... 47

实验结论 ....... 49

实验 7 MCU 主控多 DDS 接口扩展实验 . 49

实验简述 ....... 49

实验结论 ....... 51

第 7 章

小结 52

总结与展望 ..... 54

插图索引 ....... 57

表格索引 ....... 61

参考文献 ....... 63

致谢 65

声明 ...

附录 A 外文资料的调研报告(或书面翻译) ....... 69

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