【正文】 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 I 軟件無線電中采樣率轉(zhuǎn)換的 FPGA 實(shí)現(xiàn) 摘要： 隨著軟件無線電的 不斷 發(fā)展， 采樣率轉(zhuǎn)換 技術(shù)成為 了 軟件無線電硬件平臺(tái)的 關(guān)鍵技術(shù)。 利用該技術(shù)處理 不 同標(biāo)準(zhǔn)和速率的信號(hào)，使其能夠在同一個(gè)硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)不同速率的信號(hào)傳輸 。 合理的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)采樣率轉(zhuǎn)換 系統(tǒng) ，是目前軟件無線電領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 本文 詳細(xì)闡述 了軟件無線電中采樣率轉(zhuǎn)換 系統(tǒng) 的理論知識(shí)， 提出了基于 FPGA 的采樣率轉(zhuǎn)換的整體設(shè)計(jì)方案， 對(duì) 兩大核心模塊： 測(cè)試源模塊和多速率處理模塊進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 在 本 方案中 ， 測(cè)試源模塊采用直接數(shù)字頻率合成（ DDS）技術(shù)， 以 ISE軟件為 平臺(tái)， 設(shè)計(jì)一個(gè)頻率為 2MHz、采樣率為 160MHz 的正弦波 。 多速率處理模塊利用 Matlab 和 ISE 軟件 ， 完成了 多速率處理模塊中 CIC 抽取 濾波器和 HB 抽取濾波器 的詳細(xì)設(shè)計(jì)， 并對(duì)各個(gè)濾波器的功能進(jìn)行仿真 。 最后 在 Matlab 和 ISE 軟件中分別對(duì)總體方案進(jìn)行 simulink 仿真和 ModelSim仿真， 實(shí)現(xiàn) 對(duì) 測(cè)試信號(hào) 進(jìn)行 8 倍 的 抽取，輸出采樣率為 20MHz、頻率仍是 2MHz 的無失真正弦波。 文末給出了設(shè)計(jì)過程中遇到 的 問題 以及 對(duì)問題的分析處理結(jié)果。 關(guān)鍵詞： 采樣率轉(zhuǎn)換 ； DDS 技術(shù)； CIC 濾波器 ； HB 濾波器 ； FPGA； 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 II Sample Rate Conversion Implemented with FPGA in Software Radio Abstract: With the development of software radio, sample rate conversion technique plays a significant role in the hardware platform of software radio. Using this technology to deal with signal of different standards and rates can achieve signal sample rate conversion and signal transmission on the same hardware platform . Calculating and implementing a sample rate conversion system reasonably is important and difficult for designer in the field of Software radio. Expounding the basic theory of sampling rate conversion of software radio system, this paper proposes the overall design scheme of sample rate conversion which is based on FPGA ,and the test source signal module and multi rate processing module are discussed in detailIn this design, the test source signal ,a sine wave with frequency of 2MHz and sample rate of 160MHz, is designed in ISE software, adopting direct digital synthesis (DDS) technology. In multirate processing module, the CIC decimation filter and HB decimation filter are designed in detail, whose functions are emulated in ISE and Matlab software. Finally, output signal is converted into a undistorted sine wave with frequency of 2MHz and sample rate of 20MHz via the simulink emulation and ModelSim emulation which are pleted in ISE and Matlab software. At the end of the thesis, it discusses the analysis and solution results to the problems, which are emerged in the design. Key words: Sample Rate Conversion, DDS technique, CIC filter。 HB filter , Field Programmable Gate Array(FPGA) 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 III 目 錄 第 1 章 緒 論 ................................................................................................................ 1 選題的背景及目的意義 ...................................................................................... 1 課題研究背景 ............................................................................................. 1 課題研究的目的及意義 ............................................................................ 1 多速率信號(hào)處理和實(shí)現(xiàn)方法 ............................................................................. 2 多速率信號(hào)處理 ......................................................................................... 2 多速率信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)方法 ......................................................................... 2 設(shè)計(jì)指標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù) ......................................................................................... 3 本文主要內(nèi)容 ..................................................................................................... 3 第 2 章 方案論證 ............................................................................................................ 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 ..................................................................................................... 4 系統(tǒng)方案論證 ..................................................................................................... 4 正弦波發(fā)生器模塊 .................................................................................... 4 多速率處理模塊 ........................................................................................ 5 第 3 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)原理 ............................................................................................ 6 信號(hào)抽取原理 ..................................................................................................... 6 高效濾波器 ......................................................................................................... 7 CIC 濾波器 .................................................................................................. 7 單級(jí) CIC........................................................................................... 8 多級(jí) CIC......................................................................................... 10 HB 濾波器 ................................................................................................. 12 FIR 濾波器 ................................................................................................ 14 FIR 濾波器原理 ............................................................................... 14 FIR 的 FPGA 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) ................................................................ 15 直接數(shù)字合成（ DDS）技術(shù) ............................................................................... 16 第 4 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和核心模塊設(shè)計(jì) ..................................................................... 18 多速率系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì) ............................................................................... 18 多速率系統(tǒng)總結(jié)構(gòu) .................................................................................. 18 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 IV 參數(shù)計(jì)算 ................................................................................................... 18 核心模塊設(shè)計(jì) ................................................................................................... 19 DDS 模塊設(shè)計(jì) .......................................................................................... 19 CIC 濾波器設(shè)計(jì) ..............