一种雷达信号侦察处理器的设计与实现

研究一种基于FFT/IFFT、全FPGA实现、环形结构的电子战数字接收机信号处理器.该处理器由4片FPGA分别实现高速数据传输接口、FFT/IFFT运算及信号的时/频域检测,FPGA以分布式、多总线、并行、流水方式工作.可检测最多4个同时到达的脉冲雷达信号的载波频率及脉冲描述字等参数,当采用256 K(1 K=1024)点的FFT变换3、2 K点的IFFT变换时,检测出4个信号的典型用时约20 ms.由一块板卡完成了数据的接收、运算和时频域信号检测等工作.     

并行数据FFT/IFFT处理器的设计

针对采用快速傅里叶变换(FFT)技术的多种应用场合,在分析基-2及基-4按时域抽取Cooley-Turkey算法特点的基础上,提出一种高性能FFT/IFFT处理器的硬件设计架构.通过改进基-4蝶形单元,可进行形如2的幂次方点数的FFT/IFFT运算.该结构能够并行地从4个存储器中读取蝶形运算所需操作数.仿真结果表明,该结构可以运用于对面积和速度要求较高的应用场合.     

基于System Generator的GPS信号捕获模块的实现

System Generator for DSP是业内领先的高级系统级FPGA开发工具.本文基于该软件设计并实现了4通道GPS信号捕获模块,其中包括平均采样、本地C/A码、FFT/IFFT运算、复数乘法运算、扫频控制和结果返回等6个模块,并利用Xilinx的Viertx-5XC5VSX50T-FF665芯片对模块进行了硬件协同验证.测试结果表明:设计实现的捕获模块能够准确地捕获GPS信号,与利用硬件描述语言的方法相比,本文的方法大大缩短了开发周期.     

OOFDM-PON系统的FFT/IFFT字长联合优化设计与实现

在基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)平台实现的实时光正交频分复用无源光网(optical orthogonal frequency division multiplexing-passive optical network, OOFDM-PON)系统中, 由于实时全并行快速傅里叶变换/快速傅里叶反变换(fast Fourier transform/inverse fast Fourier transform, FFT/IFFT)模块计算复杂度高, 成为实时OOFDM-PON系统设计的主要瓶颈之一. 构建OOFDM-PON发送与接收仿真平台, 通过联合优化OOFDM-PON发送端的IFFT与接收端FFT蝶形运算的旋转因子和输出字长来降低模块的系统逻辑资源占用率. 采用基于缩短字长界限范围的方法来减少最优化字长的搜索时间, 同时构建了实时OOFDM-PON系统的基于DIF-2的64点IFFT/FFT的字长优化映射表. 该映射表在离线OOFDM-PON平台上的验证结果与仿真结果之间的误差控制在0.5 dB,验证了该优化算法的正确性. 与Spiral设计方案相比, 该设计的基于上述映射表的FFT模块可以节约大约37.2%的逻辑资源.     

基于时频域检测方法的信号处理系统设计与实现

为解决宽带数字接收机所接收信号参数的高速提取,利用4片现场可编程阵列(FPGA)、分布式多总线并行流水方式完成信号的FFT运算、频域的载频信号参数的提取、IFFT运算及在时域中对脉冲参数的提取.利用有限状态机的方式完成了CPCI总线的PCI局部端接口时序编写及信号处理系统工作状态的控制和转换.用8片244芯片完成了用普通SRAM作类似双口RAM的设计.该项目已通过验收,可应用于实际工程.     

基于OFDM技术FFT的FPGA研究

本文对快速傅立叶变换,基本运算单元,蝶形运算的位数,8k点FFT实现,FFT模块实现IFFT等几方面阐述了基于OFDM技术的FFT的设计思路,给出了FFT实现的总体框架,并对存储器的控制,运算模块,FFT的地址,旋转因子,数据的锁存进行了硬件的设计,通过Matlab工具箱中的FFT函数进行了仿真.     

OFDM/DMT中一种基于DIT-DHT的高效率FFT/IFFT结构

提出了一种基于按时间抽取(DIT)离散哈特莱变换(DHT)的快速傅里叶变换(FFT)结构,运算过程均为实数操作.与复数FFT相比,该结构可以节省1/2的RAM并且需要更少的乘法器和加法器.这种FFT/IFFT结构适用于ADSL/VDSL、DAB/DVB、WLAN及其他OFDM/DMT应用和实数FFT应用中.     

超高速FFT处理器的研究

提出了在现场可编程门阵列(FPGA)上实现512点基-8快速傅里叶变换(FFT)算法的设计方案.方案采用了单芯片超高速的FFT处理器结构,满足了实时信号的处理要求.通过采用基-8算法、流水线结构以及32位的浮点数据,提高了FFT的运算速度并减少了FPGA内部的资源占用.本设计方案在100MHz的时钟下,完成了512点基-8 FFT运算需要,满足了高速数字信号处理的要求.     

FFT处理器的高密度可编逻辑器件实现

为了提高快速离散傅立叶变换（FFT）的处理速度,研究了一种宜于高密度可编逻辑器件（CLPD）实现FFT处理器的硬件结构,并利用CPLDFLEX10K设计和实现了128点FFT单片处理器,系统的仿真表明,该处理器运算结果正确,在系统时钟频率为20MHz时,128点复数FFT处理器的计算时间小于230us。研究表明：CPLD与FFT的结合将提高FFT的处理速度,从而使FFT的应用更加广泛。     

快速傅里叶变换(FFT)的ASIC实现及现场可编辑门阵列(FPGA)验证

通过对FFT(fast fourier transformation),即快速傅里叶变换的一般算法的研究对比,确定合理可行的基2方法处理1024点FFT。在ASIC(application specific integrated circuit)专用集成电路上实现FFT硬件模块,并将该模块在FPGA(field programmable gate array)上进行原型验证。采用级联结构设计FFT模块,在尽量减小资源消耗的同时,提高FFT的运算速度。设计采用两组四个深度为256的双口RAM,乒乓结构处理,完成整个运算仅用了1 320个周期。最后用Xilinx公司的Vertex7-XC7VX690T芯片做FPGA原型验证,在时钟频率为50 MHz时,完成1 024点FFT仅用了26.2μs。     

用于煤与瓦斯突出的3D电磁辐射探测系统

针对煤与瓦斯突出时产生的电磁辐射信号微弱的情况,给出一种3D电磁辐射探测系统。该系统采用3个空间相互垂直的偶极天线感应探测电磁辐射信号,利用超外差接收原理,通过混频、放大、滤波、模数转换等处理,完成感应电磁辐射信号的处理。采用这种装置,既可分别独立探测空间3个相互垂直的电磁辐射信号,也可进行3维电磁辐射信号的综合探测。实测表明,系统具有很好的性能,其工作频率范围为100kHz~3GHz,电场感应灵敏度为0.1V/m。接口可以输出中心频率为36MHz,带宽为6MHz的电磁辐射信号,也可实时进行FFT等信号处理。     

直接序列扩频信号快速捕获

提出一种新的基于频域并行搜捕法的改进型快捕电路结构.该结构利用设计复用技术实现FFT单元和IFFT单元的复用;通过软件计算本地伪码FFT,并将其结果存储在ROM中,使硬件规模大幅减少;采用并行设计提高系统的运算速度;采用块浮点算法提高动态范围和运算精度.整个快捕电路由一块FPGA XC2V3000-5实现,工作时钟为29 ns,精度为1/4码片情况下,伪码捕获仅需4.145 ms.仿真和测试结果验证了设计的正确性.     

无线电信号传播的多相位屏数学模型及数值模拟

采用多相位屏的数学模型,数值模拟无线电信号在大气中的传播过程.利用高分辨率探空气球提供的折射率数据,采用三次样条插值,得到地球大气参数的剖面.在大气球对称假设下,把GPS无线电信号看成是平面波,采用多相位屏数学模型,通过每个相位屏上的输入和输出复信号之间的关系,用快速Fourier变换和快速逆Fourier变换得到复信号在相位屏之间的传播,数值模拟无线电信号在大气中传播过程,最后得到观测屏上的相位角和振幅.在Matlab环境下进行编程和数值计算,对模型进行求解.在低对流层中,由于水汽的增加,电磁波传播条件复杂,超折射和衍射现象逐渐严重,信号难以锁定,大气传播的研究比较困难.多相位屏模型的数值模拟对此区域无线电信号传播较为有效,从而对GPS掩星技术的理论研究和物理反演的实现具有一定的价值.     

检测转子断条时定子电流故障特征分量的新方法

本文探讨了一种笼型异步电动机转子断条故障在线检测方法，指出如何精确检测出电机转子断条故障信号是一个重要的问题。针对这一问题，提出了一种小波包分析结合FFT的处理方法。该方法弥补了单独使用FFT无时间分辨力和无法准确识别微弱故障特征信号的缺点。分析结果表明，该方法能够精确检测到电机转子断条故障信号，是切实可行的。     

石化烟机振动监测系统研究

为保证石化烟机正常运行,研究设计烟机振动监测系统.通过研究烟机机械振动特点,对烟机机械振动进行了建模,提出了振动信号分析的方法.应用Hibert变换对烟机振动加速度信号进行包络分析,并结合FFT变换对包络信号解调.给出了烟机振动监测系统的硬件组成和软件控制流程.监测系统以计算机和数据采集卡为硬件核心,以虚拟仪器软件LabVIEW为软件开发平台,实现对烟机振动加速度信号采集、数据处理及分析的功能,给出了烟机振动监测系统的软件程序框图.实际应用表明监测系统能准确检测烟机机械运行中出现的异常振动,可有效实现烟机的在线检测与故障诊断.