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《安徽理工大学》 2005年
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基于FPGA的数字相位计的研究与实现

张亚  
【摘要】:本文结合工程需要详细论述了一种数字相位计的实现方法,该方法是基于FPGA(现场可编程门阵列)芯片运用FFT(快速傅立叶变换)算法完成的。本文首先从相位测量的原理出发,分析了传统相位计的缺点,给出了—种高可靠性的相位检测实用算法,其算法核心是对采集信号进行FFT变换,通过频谱分析,实现对参考信号和测量信号初相位的检测,并同时阐述了FPGA在实现数字相位计核心FFT算法中的优势。 在基于FPGA的FFT算法实现中,本文深入的研究了FFT算法的特点,细致分析了算法实现的硬件结构特征,并对算法的硬件结构进行了进一步的优化。在优化的硬件结构中,利用多个乘法器并行运算的方式加快了蝶形运算单元的运算速度;内置双端口RAM、旋转因子ROM使数据存储的速度得到提高;采用了流水线的工作方式使数据的存储、运算在时间上达到匹配。整个设计采用VHDL(超高速硬件描述语言)语言作为系统内部硬件结构的描述手段,在Altera的Quartus Ⅱ软件支持下完成,并给出了仿真结果。 仿真结果表明,基于FPGA实现的FFF算法无论在速度和精度上都满足了相位测量的需要,其运算64点数据仅需27.5us,最大误差在1%之内。由此可见,FPGA作为一种新兴的芯片,其运算速度快,可重构功能强,开发周期短,未来必将在现代电子系统设计中占有重要地位。
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TM933.312

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