希尔伯特变换在数字信号处理理论和应用中有着十分重要的作 用，它维系着对离散序列进行傅里叶变换后的实部和虚部之间或者幅度和相位之间的关系。 1 希尔伯特变换的基本原理 Hilbert 变换测量法对各次谐波都能有精确的90°移相，给定一连续周期信号x(t)， 连续时间信号x(t)的希尔伯特变换 定义为： t t x t x t x d d πττπττπττ1) (1)(1)(?==??+∞∞--+∞∞-- (1) 由式（1）可得单位冲击响应h(t)=)(1t x ,由于jh(t)=)(t j 的傅里叶变换是符号sgn(w),所以希尔伯特变换器频率特性为： H （e jw ）=—jsgn(w)= ?? ?-j j 00<>x x 记H （j )ω=) (ωj H e j )(ω?,当)(ωj H =1时： ???-=22)(ππω?,, 0 0<>ωω 信号x(t)的希尔伯特变换可以看成信号x(t)通过一个幅度为1的全通滤波器输出，信号通过希尔伯特变换后，其负频率成分作+90的相移，而正频率成分作—90的相移。 这类滤波器要求滤波器的零频率响应为0，若滤波器的阶数为偶，则要求归一化频率为零。即如果滤波器的阶数为偶数，那么增益在频率为0Hz 和2fs 处必须降为零，希尔伯特必须是一个带通滤波器。如果滤波器的阶数为奇数，那么增益在频率为0Hz 处必须降为零，希
尔伯特滤波器必须是一个高通滤波器。 随着信息时代的到来和高速发展,数字信号处理已经成为一门极其重要的学科和技术,并且在通信、语音、图像、自动控制等众多领域得到了广泛应用。在数字信号处理中,数字滤波器占有极其重要的地位,具有精度高、可靠性好、灵活性大等特点。现代数字滤波器可以用软件和硬件两种方式实现。软件方式实现的优点是可以通过滤滤器参数的改变去调整滤波器的性能。本文就是基于MATLAB提出希尔伯特FIR滤波器的设计方法。 MATLAB是matrix与laboratory两个词的组合，意为矩形工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。MATLAB 是一款十分优秀的计算和仿真软件，其自带的信号处理工具箱为数字滤波器提供了良好的设计与仿真平台。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效的数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式，代表了当今国际科学
各位老师，上午好！我叫xx，是xx级电子信息科学与技术专业的学生，我的论文题目是《宽带中频信号的采集与处理技术的研究》，下面我将本论文设计的目的和主要内容向各位老师作一汇报，恳请各位老师批评指导。 首先，我想谈谈这个毕业论文设计的目的及意义。 现代无线通信系统中，大量实时信号的传输需求对数据采集系统提出了高速率的要求，宽带采集技术是解决高速率的一个有效途径，随着软件无线电的发展趋势，需要对中频信号乃至射频信号进行采样处理，发展到目前，宽带中频信号采集与处理系统满足需求。 其次，我想谈谈这篇论文的结构和主要内容。本文分成三个部分. 第一部分是绪论。这部分主要论述宽带中频信号采样方法与处理技术的课题背景，时代要求，发展方向以及本文研究的主要内容。 第二部分是宽带中频信号的采样方法。首先对宽带中频信号采集与处理技术做了简要的介绍，然后重点介绍了一些采样方法。对模拟正交采样和带通采样方法应用于宽带信号采样时所存在的问题分别作了分析和讨论。最后介绍了高采一直接降采、高采一正交解调一降采和高采一混频一降采这三种高采一
降采方法, 第三部分是宽带中频信号处理方法。讨论宽带多通道数字中频接收机,首先分析了中频正交采样理论，在此基础上分析了频域宽带接收机和时域宽带接收机, 介绍了宽带信号的采集方法,然后讨论了用于频域多通道接收机的频带分割滤波器的设计，讨论了它们的优点和缺点,以及实现频域宽带接收机和时域宽带接收机的技术难点。提出了基于正交镜像滤波器组(QMF)和最小频域方差优化的频带分割滤波器组设计方法。设计了通带平坦、阻带衰减大、过渡带窄的滤波器组,减小了多通道接收机的频谱混叠 最后，我想谈谈这篇论文和系统存在的不足。这篇论文的写作的过程，也是我越来越认识到自己知识缺乏的过程。虽然，我尽可能地收集材料，竭尽所能运用自己所学的知识进行论文写作，但论文还是存在许多不足之处，有待改进.请各位评委老师多批评指正，让我在今后的学习中学到更多。 谢谢！
在数学与信号处理的领域中，一个实数值函数的希尔伯特转换(Hilbert transform)——在此标示为——是将信号与做卷积，以得到。因此，希尔伯特转换结果可以被解读为输入是的线性非时变系统(linear time invariant system)的输出，而此一系统的脉冲响应为。这是一项有用的数学， 用在描述一个以实数值载波做调制的信号之复数包络(complex envelope)，出现在通讯理论（应用方面的详述请见下文。） 希尔伯特转换是以著名数学家大卫·希尔伯特(David Hilbert)来命名。 希尔伯特转换定义如下： 其中 并考虑此积分为柯西主值(Cauchy principal value)，其避免掉在以及 等处的奇点。 另外要指出的是： 若，则可被定义，且属于；其中。频率响应 希尔伯特转换之频率响应由傅立叶变换给出： , 其中 ?是傅立叶变换， ?i (有时写作j )是虚数单位， ?是角频率，以及
? 即为符号函数。 既然： , 希尔伯特转换会将负频率成分偏移+90°，而正频率成分偏移?90°。 反（逆）希尔伯特转换 我们也注意到：。因此将上面方程式乘上，可得到： 从中，可以看出反（逆）希尔伯特转换 傅里叶变换（Fourier变换）是一种线性的积分变换。因其基本思想首先由法国学者约瑟夫·傅里叶系统地提出，所以以其名字来命名以示纪念。 傅里叶变换在物理学、声学、光学、结构动力学、量子力学、数论、组合数学、概率论、统计学、信号处理、密码学、海洋学、通讯、金融等领域都有着广泛的应用。例如在信号处理中，傅里叶变换的典型用途是将信号分解成振幅分量和频率分量。 ?傅里叶变换能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数（正弦和/或余弦函数）或者它们的积分的线性组合。在不同的研究领域，傅里叶变换具有多种不同的变体形式，如连续傅里叶变换和离散傅里叶变换。最初傅里叶分析是作为热过程的解析分析的工具被提出的[1]。 ?傅里叶变换属于谐波分析。 ?傅里叶变换的逆变换容易求出，而且形式与正变换非常类似。 ?正弦基函数是微分运算的本征函数，从而使得线性微分方程的求解可以转化为常系数的代数方程的求解。在线性时不变的物理系统内，频率是个不变的性质，从而系统对于复杂激励的响应可以通过组合其对不同频率正弦信号的响应来获取。
芯片功能的增加和数据吞吐量的要求，促使芯片行业从较低数据率的并行连接，转向较高速度的串行连接。SERDES(Serializer-Dese rializer，)是经高速差分对，而不是经较低速度的并行总线传输串行化的数据。一个实例是用单个PCI-Express通道，替代传统的32位、64MHz PCI总线(可达到2.112Gb/s)，仅用4条线(运行在2.5GHz)，可达到4Gb/s 总数据率。简言之，SERDES协议允许用较少的引脚数传输较高的数据率。 典型的SERDES的FPGA实现 图1给出在复杂的FPGA实现中各种可能的SERDES接口，包括数据通路(芯片到芯片，SPI 4.2，PCI-Express，SGM11)、背板(GbE/GSM11，PCI Express/AS，专用)接口、存储器接口(DDR1/ⅡSDRAM，QDRⅡSRAM)。可由FPGA实现的芯片包括存储器控制器、帧调节器/MAC、DSP协处理器、控制板接口和背板驱动器。 SERDES接口有两类：源同步(SS)接口和时钟数据恢复(CDR)接口。这两类接口的基本差别是如何实现同步。源同步接口有一个伴随传输数据的分离时钟信号。CDR没有分离的时钟信号，代之以嵌入在数据开关转换中的时钟。这就是说，CDR接收机将锁相数据信号本身来得到时钟。表1给出这两类接口的基本差别。CDR接口通常运行在较高的速度和较长的距离，因而会带来较大的设计问题。基于此原因，本文主要集中在CDR方面。 图1 典型的SERDES应用 时钟数据恢复 时钟数据恢复(CDR)接收机必须恢复来自数据的嵌入式时钟。更确切地说，时钟起源于数据信令的开关转换。CDR发送到串行化数据开始，然后，变换数据为8b/10b(或类似的编码方法)。编码取8位数据，并变换此数据为10位符号。8b/10b编码在
数字正交采样及实现 姓名：杨宁 学号：14020181051 专业：电子信息工程 学院：电子工程学院
一． 基本原理 带通信号： 以 采样，可得： 也就是说： （1）可直接由采样值交替得到信号的同相分量I (n )的偶数项和正交分量 Q (n )的奇数项，不过在符号上需要进行修正 （2）Ｉ、Ｑ两路输出信号在时间上相差一个采样周期 。在信号处理中，要求得到的是同一时刻的I 和Q 之值，所以需要对其进行时域的插值或进行频域的滤波，二者是等效的。 ()()()()()000cos cos sin I Q x t a t t t x t t x t t ωφωω=+=-????041,2;B M 21s s s s s f f f f B t f M ?? =>= ?-? ? 其中为信号带宽，为整数，
二．实现方式 实现框图如图一。 图一数字正交采样系统实现框图 实现方法主要有3种，分别是：低通滤波法、Bessel插值法、多相滤波法。 2.1、低通滤波法 图二低通滤波法框图
将A/D采样放在混频之前，采用数字混频与低通滤波，提高了精度与稳定性。 以fs=4 f0/3=2 fs2=4 fs1 , f0=3 fs1 为例，采样后信号的频谱、数字混频后的信号频谱、输出信号的频谱分别如图三（a）、（b）、（c）。 图三（a） 图三（b） 图三（c） 这种做法的优点是：对双路信号同时作变换,所用的滤波器系数一这样两路信号通过低通滤波器时由于非理想滤波所引起的失真是一致的,对Ｉ、Ｑ双路信号的幅度一致性和相位正交性没有影响,从而具有很好的负频谱对消功能,可以
一.ISE实现的步骤 在综合之后，我们开始启动FPGA在ISE中的实现过程，整个过程包括以下几个步骤： 1.Translate - 将输入的网表文件和约束文件整合后输出到一个Xilinx私有的通用数据库文件 （Native Generic Database,NGD）中。 2.MAP-将设计映射到目标器件的资源上，可以选择在此阶段完成资源的布局。 3.Place and Route-按照时序约束的要求，完成设计的布局布线。 4.Generate Programming File- 生成一个可下载到FPGA器件的bit流文件。 本文将会详细的介绍如何完成一个设计的实现过程以及实现过程的这四个步骤。 二.启动实现过程的方法 1.在design窗口的第一行，找到view选项，选中Implementation模式，表示design窗口中显示的是Implementation过程的界
面。新建工程中默认选择Implementation 模式。 2.在design窗口上半部分的hierarchy子窗口中，点击顶层文件。 3.在design窗口下半部分的processes子窗口中，可以双击Implement Design启动完整实现过程，也可以右键选中run启动 完整实现过程。同时，可以展开Implement Design，单独执行Translate、MAP、Place and Route等过程。Implement 结束以后，可以双击Generate Programming File生成bit流文件。Generate Programming File过程也可以通过邮件选中 run来启动。 三.Translate Translate过程将输入的所有网表文件和约束文件进行整合，输出到一个NGD(Native Generic Database)文件中。NGD文件是Xilinx自定义的一种通用数据库文件，在文件中设计被映射成各种NGD 定义的基元，例如与门、或门、LUTs、flip-flops和RAM等。NGD文件中同时包含着原始网表文件中描
《正交信号：复数，但不复杂》 读后心得体会 姓名： 学号：
信号是信息的载体，实际的信号总是实的，但在实际应用中采用复信号却可以带来很大好处，由于实信号具有共轭对称的频谱，从信息的角度来看，其负频谱部分是冗余的，将实信号的负频谱部分去掉，只保留正频谱部分的信号，其频谱不存在共轭对称性，所对应的时域信号应为复信号。 正交信号，也称为复信号，被用于数字信号处理的很多领域，比如：数字通信系统、雷达系统、无线电测向中对到达时间差异的处理、相关脉冲测量系统、天线波束形成的应用、信号边带调制器等等。实际表示复数变量使用实部和虚部两个分量。正交信号也一样，必须用实部和虚部两路信号来表示它，两路信号传输会带来麻烦，实际信号的传输总是用实信号，而在信号处理中则用复信号。（实部和虚部的称谓是传统的叫法，在我们日常应用中一直被延用。在通信工程中分别用同相和正交相表示。） 复数具有实部和虚部，实数我们很好理解，对于虚数的难于理解，一定程度上是由于难以想像它究竟是个什么东西，就像4维以上的空间，难以在脑子里建立其形象的影像一样。对于j，这个-1的平方根，容易产生一种直觉的排斥，除了掌握能够解出数学题目的运算规则以外，一般人都不会去琢磨它有没有实际意义，有什么实际意义。在“达芬奇的密码”里，Langdon关于科学家对j的信仰以及教徒对宗教的信仰的类比，是对j之虚无缥缈和其重要性的绝妙诠释。但是，对于一个搞通信或是信号处理的人来说，由于quadrature signal 的引入，j被赋予了确确实实的物理含义。
从数学上说，虚数真正确立其地位是在十八世纪欧拉公式以及高斯复平面概念建立起来之后。欧拉公式告诉我们实数的正弦余弦与任意一个复数的关系；高斯复平面则给出了形象表示复数的方法，并暗示了实部与虚部的正交性。 欧拉公式：exp（-jφ）=cos（φ）-j sin（φ）的极坐标表达式非常有用，因为： ‐它简化了数学微分和分析： --把三角方程转换为简单的指数代数形式，而且； --复数的数学运算完全遵循实数的运算法则； ‐它使信号的相加仅仅是复数的加法(向量相加)； ‐最简洁的记法； ‐在文献中用来说明数字通信系统是如何实现与描述很直观； 这也进一步说明了正交信号为什么会被用于数字通信系统。 读过《正交信号，复数，但不复杂》全文之后，这使我们明白了正交信号和实信号之间的关系。也知道实现复指数信号和实正弦信号之间的相互转换很容易。一个复数的每个组成部分都是实数，但是，我们用特殊的方式来处理它们——用正交的方式来处理。 正交信号处理的好处有：由于对相位的确定，使coherent detection 成为可能；对于数字通信，在基带处理带通信号，可以是有效带宽减少一半，进而对于AD 的采样率要求，FFT的处理能力等都有改善，比如在OFDM系统中transmitter中在基带完成的IFFT block 等。
雷达系统中的信号处理技术 摘要本文介绍了雷达系统及雷达系统信号处理的主要内容，着重介绍与分析了雷达系统信号处理的正交采样、脉冲压缩、MTD和恒虚警检测几种现代雷达技术，雷达系统通过脉冲压缩解决解决雷达作用距离和距离分辨力之间的矛盾，通过MTD来探测动目标，通过恒虚警（CFAR）来实现整个系统对目标的检测。 关键词雷达系统正交采样脉冲压缩MTD 恒虚警检测 1雷达系统概述 雷达是Radar（Radio Detection And Ranging）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。雷达的任务就是测量目标的距离、方位和仰角，还包括目标的速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。典型的雷达系统如图1，它主要由雷达发射机、天线、雷达接收机、收发转换开关、信号处理机、数据处理机、终端显示等设备组成。 图1雷达系统框图
随着现代电子技术的不断发展，特别是数字信号处理技术、超大规模集成数字电路技术、计算机技术和通信技术的告诉发展，现代雷达信号处理技术正在向着算法更先进、更快速、处理容量更大和算法硬件化方向飞速发展，可以对目标回波与各种干扰、噪声的混叠信号进行有效的加工处理，最大程度低剔除无用信号，而且在一定的条件下，保证以最大发现概率发现目标和提取目标的有用信息。 雷达发射机产生符合要求的雷达波形，然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由雷达接收机接收，然后对雷达回波信号依次进行信号处理、数据处理，就可以获知目标的相关信息。 雷达信号处理的流程如下： 图 2 雷达信号处理流程 2雷达信号处理的主要内容 雷达信号处理是雷达系统的主要组成部分。信号处理消除不需要的杂波，通过所需要的目标信号，并提取目标信息。内容包括雷达信号处理的几个主要部分：正交采样、脉冲压缩、MTD和恒虚警检测。 正交采样是信号处理的第一步，担负着为后续处理提供高质量数据的任务。采样的速率和精度是需要考虑的首要问题，采样系统引起的失真应当被限定在后续信号处理任务所要求的误差范围内，直接中频数字正交采样是当代雷达的主要技术之一。脉冲压缩技术在现代雷达系统中得到了广泛的应用。脉冲压缩雷达既能保持窄脉冲雷达的高距离分辨力，又能获得脉冲雷达的高检测力，并且抗干扰能力强。现在，脉冲压缩雷达使用的波形正在从单一的线性调频发展到时间、频率、编码混合调制，在尽可能不增加整机复杂度的条件下实现雷达性能的提升。杂波抑制是雷达需要具备的重要功能之一。动目标指示与检测是通过回波多普勒频移的不同来区分动目标和固定目标，通过设计合理的滤波器（组），就可以把目标号和杂波分开。
FPGA设计与应用 串口通信实验报告 班级：1105103 姓名：苏林效 学号：1110510321 日期：2014年10月29日
实验性质：验证性实验类型：必做 开课单位：电信院学时：2学时 一、实验目的 1、了解串口通信的基本原理； 2、掌握锁相环的基本原理和使用方法； 3、掌握起始位和停止位的含义及实现方法； 4、掌握VHDL状态机的基本使用方法； 5、掌握基本的接口设计和调试技巧； 二、实验准备 2.1 串口通信原理（1分） 串口通信是以字节为单位，按位传输数据和接收数据的。 先看一下发送数据：串行线缆的两端事先约定好串行传输的参数（传输速度、传输格式等），之后进行传输，①当没有数据传输的时候，发送端向数据线上发送“1”；②当要传输数据时，发送端先发送一个“0”来表示要传输数据了，这样当接收端检测到“0”便可以知道有数据到来了；③开始传输后，数据以约定的速度和格式传输；④每次传输完成一个字节之后，都在其后发送一个停止位“1”。这样，发送数据就结束了。 再来看接收数据，初始状态是等待状态，接收的一直是“1”，当检测到0时进入检验状态，在检验状态下如果再检测到0（一般采用过采样）则进入接收数据状态，当接收完8位比特数后判断是否有停止位，如果有则此字节接收结束，重新进入等待状态准备接受下一字节。 2.2 锁相环的基本原理（1分） 锁相环是以锁定输入载波信号的相位为目标的一种载波环实现形式。它由三部分组成：鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）。如上图。 锁相环的工作原理：压控振荡器的输出经过采集并分频，后与基准信号同时
输入鉴相器。鉴相器通过比较上述两个信号的相位差，输出结果通过环路滤波器，滤除噪声和高频分量，然后输出一个直流脉冲电压，用它来控制VCO ，使它的频率改变，使()lim 0c p t θ=。经过较短时间后，VCO 的输出稳定于某一值。环路一旦进入锁定状态后，压控振荡器的输出信号与环路的输入信号（参考信号）相位时刻保持一致。 三、代码及测试 3.1程序及分析（2分） 顶层原理图如上所示，主要包括三个模块，锁相环（输出57.69MHz ）、分频（输出接受时的10倍采样速率和数码管显示速率）、接受（按57.6kbps 接受从串口发来的数据）。 分频模块代码： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY DIV IS PORT(CLK : IN STD_LOGIC; --锁相环输出时钟57.69M COUT1 : OUT STD_LOGIC; --分频器输出采样时钟576k COUT2 : OUT STD_LOGIC);
一、实验目的 验证数字信号正交调制、解调系统原理。 二、实验器材 安装有MATLAB微型计算机一台。 三、实验原理 为了提高频谱利用率，通信系统常采用正交调制。一般我们在教科书上看到的正交调制模型为： 图1 正交信号的产生 I(t)为同相支路(I路)的基带信号，Q(t)为正交支路(Q路) 的基带信号。I路信号与载波相乘，Q路信号与载波相乘， 然后将两路乘积加起来作为发送信号s(t)。之所以Q路信号采用-sin是因为这样可以方便用等效复数基带模型来表示。接下来简要回顾一下等效复数基带模型。由于信道是模拟的，所以信道本身肯定不可能传输复数信号。输入信号包含相互独立的I/Q两部分，在理论分析上常用I(t)+jQ(t)来表示，即I路信号代表复数信号的实部，Q路信号代表复数信号的
虚部，这就是正交调制的复数基带模型。如果我们将I/Q两路载波也用类似的方式表示为复数载波。则发送的信号实际上是复数基带信号与复数载波混频后的实部 图2 正交信号解调 A t=Aq2+Ai2 (1) ? (t)=arctan(Sq Si) (2) f t=Δ( ? (t)) (3) 四、实验步骤 （一）数字正交信号生成 （二）数字正交信号解调 五、实验结果
图3 射频I支路波形 图四射频Q支路波形
图五解调原始信号波形 六、心得及建议 对于数字通信，在基带处理带通信号，可以是有效带宽减少一半，进而对于AD 的采样率要求，FFT的处理能力等都有改善。之后又介绍了正交采样，即将一个连续(模拟)的带通信号数学化并使其频谱以0Hz为中心的过程。通过一个一个正交采样的实例，我们知道正交采样方式的优点有：每个A/D转换的采样频率仅仅是标准的实信号采样频率的一半 在许多硬件实现时，工作在更低的时钟频率可以降低功耗对一个给定的采样频率fs，我们可以获得带宽更宽的模拟信号由于更宽的频率覆盖范围，正交序列可以使FFT的效率更高由于正交序列实际上是2倍因子过采样，这样使得信号自乘
摘要 同步是通信系统中很重要的一个过程，它可以使通信系统更稳定、更可靠、更准确，它是数字通信系统有顺序进行的技术支撑。同步分为位同步、帧同步和载波同步，我们对数字通信信号的同步除了载波同步和帧同步之外，还要进行位同步。位同步也就是保证接收端准确有效抽样判决数字基带信号序列的基础，一般位同步信号从解调后的基带信号中提取出来，同时也可以从已调频带信号当中直接提取位同步信号，一般可以进行一元中央位置采样的决定，最好是在接收元素结束时间采样的决定。位同步有插入导频法（一种外同步法）和直接法（一种自同步法），本文运用了数字锁相法提取位同步电路的方案，以大规模可编程逻辑器件FPGA为主控制器，以VHDL硬件描述语言为主要语言对其进行在线编程，在QuartusⅡ软件工具中进行仿真和调试，以达到功耗低、成本低、效率高的技术要求。 关键词：位同步；数字锁相电路；FPGA；VHDL；QuartusⅡ
ABSTRACT Synchronization is a very important process in communication system, it can make the system more stable, more reliable, more accurate, it is the digital communication system has the technical support of the order. Synchronization is divided into bit synchronization, frame synchronization and carrier synchronization, we on the digital communication signal in addition to frame and carrier synchronization and bit synchronization. Bit synchronization is the basis to ensure the correct and effective decision receiver sampling digital baseband signal sequence,general synchronization signal is extracted from the baseband demodulated signals, but also can directly extract bit synchronization signal from the frequency band signal has, in general can be a central position sampling decisions, preferably in the receiving elements in the end time sampling decision. Bit synchronization is the pilot insertion method (a kind of external synchronization method) and direct method (a self synchronizing method), this paper uses digital PLL method of bit synchronization circuit extraction, with the large-scale programmable logic device FPGA as the main controller, using the VHDL hardware description language is the main language of the online programming, simulation and debugging in QuartusⅡsoftware tools, to meet the requirements of low power consumption, low cost, high efficiency technology Keywords: Bit synchronization (symbol extraction process); digital phase locked loop circuit (bit synchronization circuit); FPGA; VHDL; QuartusⅡ
FPGA实现步进电机控制源代码.txt我爸说过的最让我感动的一句话：“孩子，好好学习吧，爸以前玩麻将都玩儿10块的，现在为了供你念书，改玩儿1块的了。”module fenpin(clk_48m,reset,out_door,addr,data,data_rd,rd,rw,Grating_a,Grating_b); input clk_48m,data_rd,reset,rd,rw,Grating_a,Grating_b; input [8:0]addr; output out_door; inout [7:0]data; reg flag; reg [23:0]step; reg [23:0]pul_counter; reg [5:0]clk_div1m; reg [23:0]den; reg [23:0]counter; reg [23:0]counter_now; reg [19:0]Grating_counter; reg [7:0]com; reg [7:0]databuff; reg out=0; reg data_link; reg direct; assign data=data_link?databuff:8'bzzzzzzzz; assign out_door=out&flag; always@(posedge clk_48m) if(clk_div1m<6'h2e) clk_div1m <=clk_div1m+1; else clk_div1m<=0; assign clk_1m=(clk_div1m==6'h2e); always @(posedge clk_1m) begin if(!reset) begin
1、假设我们信号处理要用的基带实信号： 0()()cos(2)x t a t f t π= 首先必须明确一个实信号()t x 的正频率分量所对应的信号()t z 是一个复信号，其实部为原信号()t x ，而其虚部为原信号()t x 的希尔伯特（Hilbet ）变换。()t z 被称为()t x 的解析表示，同时把()t z 的实部称为()t x 的同相分量，而把()t z 的虚部称为()t x 的正交分量。那么这个解析信号也就是我们常说的IQ 信号！！ 解析信号是我们做信号处理中优先考虑使用的信号，因为使用解析信号可以带来诸多的好处。那么上述信号对应的解析信号是： 00()()cos(2)()sin(2)z t a t f t ja t f t ππ=- 2、发射机发出的信号是调制后的实信号 ： 首先必须明确发射机发射的是实信号。实信号()t x 经过调制加上载频之后： 0()()cos(22)c s t a t f t f t ππ=+ 3、接收机处，为了得到有用信号的基带解析信号，用正交解调来处理中频信号： 正交解调也叫正交基带变换，将接收机的中频信号解调成基带解析信号【IQ 信号】。 ()()()()()()()00cos 2sin 2I Q Z t a t f t ja t f t Z t Z t ππ=+=+ 其中，()I Z t 和()Q Z t 分别为基带信号的同相分量和正交分量，或称I 路分量和Q 路 分量。 4、正交解调方法 现今，正交解调有许多方法，如FFT 法、希尔伯特变换法、数字内插法、直接数字混频法、直接乘x x cos /sin 法等。直接数字混频法与模拟解调原理一样，是理想的解调，相比其他方法而言，具有精度高、误差小的特点，但其电路复杂，要求高。希尔伯特法是在中频
1、假设我们信号处理要用的基带实信号： x (t ) = a (t ) cos(2f 0t ) 首先必须明确一个实信号 x (t )的正频率分量所对应的信号 z (t ) 是一个复信号，其实部为原信号 x (t )，而其虚部为原信号 x (t )的希尔伯特（Hilbet ）变换。 z (t ) 被称为 x (t )的解析表示，同时把 z (t ) 的实部称为 x (t )的同相分量，而把 z (t ) 的虚部称为 x (t )的正交分量。那 么这个解析信号也就是我们常说的 IQ 信号！！ 解析信号是我们做信号处理中优先考虑使用的信号，因为使用解析信号可以带来诸多的 好处。那么上述信号对应的解析信号是： z (t ) = a (t ) c os(2 f 0t ) - ja (t )sin(2f 0t ) 2、发射机发出的信号是调制后的实信号 ： 首先必须明确发射机发射的是实信号。实信号 x (t )经过调制加上载频之后： s (t ) = a (t ) cos(2 f 0t + 2f c t ) 3、接收机处，为了得到有用信号的基带解析信号，用正交解调来处理中频信号： 正交解调也叫正交基带变换，将接收机的中频信号解调成基带解析信号【IQ 信号】。 Z (t ) = a (t )cos (2 f 0t ) + ja (t )sin (2f 0t ) = Z I (t ) + Z Q (t ) 其中， Z I (t ) 和 Z Q (t ) 分别为基带信号的同相分量和正交分量，或称 I 路分量和 Q 路 分量。 4、正交解调方法 现今，正交解调有许多方法，如 FFT 法、希尔伯特变换法、数字内插法、直接数字混频法、直接乘sin x / cos x 法等。直接数字混频法与模拟解调原理一样，是理想的解调，相比 其他方法而言，具有精度高、误差小的特点，但其电路复杂，要求高。希尔伯特法是在中频
万方数据
多采样率数字信号处理及其MATLAB仿真 作者：黄硕， 魏亚楠， 安永丽 作者单位：唐山钢铁股份有限公司,唐山,063016 刊名： 科技资讯 英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)：2009，(23) 引用次数：0次 参考文献(3条) 1.杨小牛.楼才义.徐建良软件无线电原理与应用 2005 2.李忠琦.凌翔.胡剑浩软件无线电架构研究[期刊论文]-电信科学 2007(7) 3.尹健华试论软件无线电技术及其应用[期刊论文]-企业技术开发(学术版) 2007(8) 相似文献(10条) 1.学位论文赵启敏中频采样技术的分析与研究2004 该课题结合数字软件化雷达的研制,研究了数字软件化雷达中频采样技术的实现以及对雷达主要技术指标的影响.该论文针对传统模拟相参正交采样技术存在的不足,论述了基于A/D变换和数字下变频的中频采样方法,并在此基础上设计了中频采样数据采集卡,并对该硬件进行了调试和试验,试验结果证明,中频采样技术比传统模拟相参正交采样技术更具优势,较好的解决了传统模拟相参正交采样中存在的幅相误差问题,以及该采集卡具有小的孔径抖动,可以满足中频采样的要求.该论文在中频采样技术中首先研究了数据采集技术对雷达性能的影响,接着根据目前数字下变频器件自身的限制不能适应高速数据流的问题,详细研究了利用欠采样技术的镜频加数字下变频实现解调的方法,以及一种利用多速率信号处理技术将抽取和滤波提前的数字下变频的高效结构,通过仿真证明此两种方法都能较好的解决硬件本身限制与高速数据流不匹配的问题,并通过分析得出此数字下变频的高效结构的运算量大大低于传统数字下变频的运算量.此外该论文还着重讨论了孔径抖动对雷达各项性能的影响. 2.期刊论文张明珊.孟利民.ZHANG Ming-shan.MENG Li-min基于频域采样技术的软件无线电接收机-浙江工业大学学报2005,33(1) 目前软件无线电面临的一个难题是如何对高工作频带内的射频信号进行直接模/数转换.利用频域采样技术提出了一种接收信号进行处理的方法,并用数学理论证明了它的可行性,最后还给出了软件无线电接收机模型.其关键思想是提取接收信号的频域成份,然后在频域中对信号进行处理.这种方法大大降低了A/D转换器的要求,从而使得实现软件无线电接收机成为可能,对当前微电子工艺下的软件无线电系统设计带来很大的理论意义和实用价值,而且克服了传统Rake接收机的一些缺点,特别适合于多径丰富的无线环境. 3.学位论文杨清海软件无线电的功能实现2001 1992年，JeoMitola提出了软件无线电的概念，很快引起了国际通信界的关注。软件无线电结构的关键是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A／D和 D／A变换器，将尽可能多的无线电功能用软件来定义，从而实现电台在各种网络中的通用性及电台功能升级换代的连续性，软件无线电已成为无线通信的一个主要发展方向。特别是近年来，软件无线电已经不再仅仅局限于军事方面，在GSMMOU会议中，软件无线电被描述成GSM继续发展进步的基础，甚至被称为第三代（3G）全球移动通信实现的技术基础。本文主要探讨软件无线电思想在接收机设计中的应用，论证了系统硬件实现方案和软件实现方案。重点讨论了用到的信号采样技术和数字信号处理技术，包括多速率信号处理、FIR滤波器的多相结构、低通滤波、免混频正交解调和信号的带通采样技术。最后优化了解调算法，利用我们的试验平台实现了AM、FM、SSB和ASK、FSK、PSK信号解调。 4.学位论文洪亮高速并行交替采样ADC系统的研究与实现2009 模数转换器(ADC)是数字信号处理系统的关键组成部分，广泛应用于通信、雷达、测试仪器等领域。随着超宽带雷达技术研究的深入和软件无线电技术的发展，对ADC的速度和精度的要求越来越高，ADC已经成为现代信号处理的瓶颈。在给定的工艺下，ADC工作的最大采样速率受限于它的分辨率，单片ADC芯片很难同时满足高速高精度的要求，而并行交替采样ADC(TIADC)结构是突破这一瓶颈的有效方法之一。 这种方法在前端利用M片采样率为fs/M的ADC并行交替采样，在后端进行拼接使得整个系统的采样率达到fs。然而受到制造工艺的局限，通道失配误差如偏置误差、增益误差、时间偏差和带宽失配误差的存在，将严重降低系统的信纳比(SINAD)和无杂散动态范围(SFDR)。 本论文主要包括三方面的工作。首先，深入研究了并行交替采样技术，对TIADC结构的通道失配误差进行了全面的分析，特别是对带宽失配误差进行了建模分析，给出了四种通道失配误差联合作用于信号的信号频谱，以及系统设计时误差的容忍范围。 其次，通过合理的近似，提出了通道失配误差的测量算法和联合校正算法，其中关键的是时间偏差和带宽失配误差的联合估算与校正，它是在周期非均匀采样信号完美重构基础上提出来的，并通过仿真验证了算法的有效性。 最后，设计了一个基于并行交替采样技术的12bit420MSPS的高速数据采集系统，该系统由两片12bit210MSPS的AD9430组成。其中，结合系统设计进行的信号完整性分析对高速电路的设计具有一定的指导意义。 5.期刊论文王宏.刘丽.宋晓峰.WANG Hong.LIU Li.SONG Xiaofeng基于频域采样技术的软件无线电接收机-现代电子技术2006,29(23) 目前软件无线电面临的一个难题是如何对高工作频带内的射频信号进行直接模/数转换.利用频域采样技术提出了一种接收信号进行处理的方法,并用数学理论证明了他的可行性,最后还给出了软件无线电接收机模型.其关键思想是提取接收信号的频域成份,然后在频域中对信号进行处理.这种方法大大降低了A/D转换器的要求,对当前微电子工艺下的软件无线电系统设计有很大的理论意义和实用价值,而且克服了传统Rake接收机的一些缺点,特别适合于多径丰富的无线环境. 6.学位论文李裕多信道软件无线电接收机实现技术研究2003 软件无线电的基本思想是将宽带A/D及D/A尽可能靠近天线,将无线电台的各种功能在一个开放性、模块化的通用硬件平台上尽可能多的用软件来实现.软件无线电已成为移动通信中的关键技术之一.本文主要研究了软件无线电接收机中的相关理论及实现方案并进行了相应的系统仿真.本文首先深入讨论了软件无线电接收机的基本理论:采样技术、多速率信号处理和调制解调算法.在此基础上研究了下变频技术和带通采样技术在并行多信道接收机中的应用,提出了利用CIC,HBF和FIR级联设计下变频器的方案,并完成了系统仿真.然后深入研究了多相滤波技术在信道化接收机中的应用,推导和建立了实信号接收机的数学模型,给出了真实信道中心频率和带宽的计算公式,简要分析了算法复杂度,最后完成了基于此模型的4信道软件无线电接收机的系统仿真.本文所建立的两个系统作为后续研究的基础平台,可以利用其移植各种通信系统,并分析系统性能,具有一定的应用价值.
FPGA实现嵌入式系统
北京理工大学雷达技术研究所
陈禾
主要内容
嵌入式系统概念与组成 基于FPGA的嵌入式系统设计 系统集成开发环境
嵌入式系统—定义
计算系统无处不在，由个人计算机、笔记本 电脑、工作站、大型机和服务器等构成计算 系统并不奇怪，但是，更广泛的是为完全不 同的目的构造的计算系统，它们嵌入在更大 的电子器件内，分别完成特定的功能，而不 被器件的使用者所识别。 对于这样的嵌入计算系统，简称为嵌入式系 统，可以定义为除了计算机或电脑之外的几 乎任何的计算系统。 这个不很精确的定义，可以使我们着手考察 嵌入系统设计者所面临的挑战。
嵌入式系统的一般特性
嵌入系统一般功能单一，重复执行一个特定的 程序，除非嵌入系统的程序用新的程序版本更 新，或者因尺寸限制它有几个程序倒进和倒出。 对嵌入系统的约束特别严格，诸如成本、尺寸、 性能和功耗等作为实现的特性，嵌入系统要求 成本是极低的价格，尺寸限制到最小、但达到 实时快速地处理数据，且消耗最少的功率，能 延长电池受命，也不需要冷却等。 其它如NRE成本、灵活性、样机的时间、上市 的时间、可维护性、准确性和安全性。 反应和实时性：许多嵌入系统必须对系统环境 的变化连续地反应，且要无滞后地实时计算确 定的结果。
嵌入式系统应用
嵌入式系统组成
硬件
嵌入式系统实现的基础
应用程序
实现特定任务和功能
操作系统（可选）
对应用软件进行管理 使硬件对应用软件透明
/*FPGA实现的程序：（verilog） 贴子回复于：2008-4-27 15:26:01*/ module AD0809(clk500K, //脉宽（至少100ns） rst_n, EOC, //约100us后EOC变为高电平转换结束 START, //启动信号，上升沿有效（至少100ns） OE, //高电平打开三态缓冲器输出转换数据 ALE, //高电平有效，选择信道口 ADDA, //因为ADDB,ADDC都接地了，这里只有ADDA为变量 DATA, //转换数据 DATA_R); output START,OE,ALE,ADDA; input EOC,clk500K,rst_n; input[7:0] DATA; output[7:0] DATA_R; reg START,OE,ALE,ADDA; reg[7:0] DATA_R; reg[4:0] CS,NS; parameter IDLE=5'b00001,START_H=5'b00010,START_L=5'b00100,CHECK_END=5'b01000,GET_DATA=5'b100 00; always @(posedge clk500K) case(CS) IDLE: NS=START_H; START_H: NS=START_L; START_L: NS=CHECK_END; CHECK_END: if(EOC) NS=GET_DATA; else NS=CHECK_END; GET_DATA: NS=IDLE; default: NS=IDLE; endcase always @(posedge clk500K) if(!rst_n) CS<=IDLE;