[實(shí)用新型]基于FPGA的多通道短波/超短波信號(hào)處理系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520451060.5
• 申請(qǐng)日: 2015-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN204790423U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜羊羊;徐文超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué);上海賽天通信技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 上海麥其知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于無線電通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA的多通道短波/超短波波信號(hào)處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們面臨的信號(hào)處理任務(wù)越來越繁重，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求也越來越高。由此，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并且得到了迅速的發(fā)展。由于其具有算法靈活、抗干擾能力強(qiáng)、處理速度快、結(jié)果精確等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、軟件無線電、工業(yè)自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用平臺(tái)，也因此得到了很大的發(fā)展，在采樣速率、處理能力等方面都有了很大的提高。

FPGA技術(shù)的快速發(fā)展，使得FPGA在信號(hào)采集與處理方面的優(yōu)勢(shì)也越來越明顯。FPGA芯片不僅具有很強(qiáng)的邏輯控制能力，而且具有較強(qiáng)的數(shù)字信號(hào)處理能力。現(xiàn)在新型的FPGA芯片中一般都集成了DSP模塊，甚至嵌入了軟/硬核處理器，加上FPGA在信號(hào)并行處理方面的優(yōu)勢(shì)，使得基于FPGA的信號(hào)采集控制與處理已經(jīng)完全成為可能。基于FPGA的信號(hào)采集與處理系統(tǒng)具有開發(fā)周期短、設(shè)計(jì)靈活、成本低、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種基于FPGA的多通道短波/超短波信號(hào)處理系統(tǒng)，具有高速實(shí)時(shí)采集，系統(tǒng)的精度高，通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，采用軟件無線電思想，能夠廣泛應(yīng)用在語音信號(hào)、圖像處理及自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。

本實(shí)用新型提出了一種基于FPGA的多通道短波/超短波信號(hào)處理系統(tǒng)，包括接收模塊、采集控制與處理模塊和客戶端模塊；所述接收模塊與所述采集控制與處理模塊連接，所述采集控制與處理模塊與所述客戶端模塊連接；其中，所述接收模塊包括：射頻電路和下變頻電路；所述射頻電路的輸出端與所述下變頻電路的輸入端連接；所述采集控制與處理模塊包括：多通道選擇電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和FPGA及其外圍電路；所述多通道選擇電路的輸入端與所述下變頻電路的輸出端連接；所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端與所述多通道選擇電路的輸出端連接；所述FPGA及其外圍電路的輸入端與所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接；所述客戶端模塊包括：串口連接電路與上位機(jī)模塊；所述串口電路連接電路的輸入端與所述FPGA及其外圍電路的輸出端連接；所述上位機(jī)模塊的輸入端與所述串口連接電路的輸出端連接。

本實(shí)用新型提出的基于FPGA的多通道短波/超短波信號(hào)處理系統(tǒng)中，所述FPGA及其外圍電路包括：采集控制單元、信號(hào)處理單元、存儲(chǔ)控制單元和存儲(chǔ)器單元；其中，所述采集控制單元與所述信號(hào)處理單元連接；所述信號(hào)處理單元與所述存儲(chǔ)控制單元連接；所述存儲(chǔ)控制單元與所述存儲(chǔ)器單元連接。

本實(shí)用新型提出的基于FPGA的多通道短波/超短波信號(hào)處理系統(tǒng)中，所述FPGA為ALTERA的CycloneII系列的EP2C35F672C6N。

本實(shí)用新型提出的基于FPGA的多通道短波/超短波信號(hào)處理系統(tǒng)中，所述存儲(chǔ)器單元為片外Flash存儲(chǔ)器。

本實(shí)用新型提出的基于FPGA的多通道短波/超短波信號(hào)處理系統(tǒng)中，所述多通道選擇電路為16路的多通道選擇開關(guān)AD7506。

本實(shí)用新型提出的基于FPGA的多通道短波/超短波信號(hào)處理系統(tǒng)中，所述A/D轉(zhuǎn)換電路為雙路12位的AD7862。

本實(shí)用新型提出的基于FPGA的多通道短波/超短波信號(hào)處理系統(tǒng)中，所述上位機(jī)模塊采用MATLAB語言編寫圖形用戶界面，界面顯示各通道信號(hào)的波形和頻率參數(shù)。

本實(shí)用新型提出的多通道短波/超短波信號(hào)處理系統(tǒng)的處理方法，包括以下步驟：

步驟一：通過射頻電路對(duì)接收到的短波/超短波目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行選頻、濾波和放大，并由下變頻模塊高頻信號(hào)變頻為中頻信號(hào)；

步驟二：FPGA及其外圍電路控制多通道選擇電路完成對(duì)多路模擬信號(hào)的選擇，并控制A/D轉(zhuǎn)換電路將選擇后的多路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入FPGA進(jìn)行FFT處理；

步驟三：通過串口連接電路將處理后的信號(hào)數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)模塊中，通過所述上位機(jī)模塊的可視化界面將相關(guān)參數(shù)顯示。

其中，所述步驟二包括：

步驟a：采集控制單元產(chǎn)生邏輯控制信號(hào)控制所述多通道選擇電路完成對(duì)多路模擬信號(hào)的選擇，并控制所述A/D轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生工作時(shí)序?qū)⑦x擇后的多路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入FPGA進(jìn)行FFT處理；

步驟b：存儲(chǔ)控制單元產(chǎn)生邏輯控制信號(hào)，將FFT處理后的信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中；

步驟c：通過設(shè)置溢出參數(shù)將存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器單元中信號(hào)數(shù)據(jù)輸出。