7个研究背景和意义示例,教你写计算机数字信号处理论文

今天分享的是关于数字信号处理的7篇计算机毕业论文范文, 如果你的论文涉及到数字信号处理等主题,本文能够帮助到你

时频稀疏FIR滤波器研究

这是一篇关于数字信号处理,低复杂度FIR滤波器,时频稀疏度,组合优化,可变带宽,FPGA的论文, 主要内容为数字滤波器在许多信号处理的应用中占据重要地位,对构建高能效的DSP系统至关重要。然而,数字滤波器通常采用芯片实现,其设计面临着极小面积和极低功耗的双重挑战。有限冲激响应(FIR)滤波器满足这些严苛要求尤为困难,因为FIR滤波器在面对高频率选择性要求时,所需要的运算单元将以多个数量级高于无限冲激响应(IIR)滤波器。学界关于降低FIR滤波器算数复杂度的研究已经进行了几十年,许多方法相继被提出,包括迭代滤波器方法、频率掩蔽滤波器(FRM)方法、移位-加法结构的滤波器方法以及稀疏滤波器方法。本论文提出一种利用时频联合稀疏度来构建任意带宽的低复杂度FIR滤波器方法。本文的主要内容如下:(1)提出了一种用少数频率分量(复指数序列)和稀疏的时域系数构造FIR滤波器冲激响应的方法,并提出了配套的并行结构来实现该滤波器。整个滤波器结构由两个子滤波器组成。其中,第一个子滤波器对应频率分量,采用并行迭代结构实现,而第二个子滤波器对应时域稀疏系数,采用稀疏滤波器实现。在实现算数复杂度差不多的情况下,所提出的结构与分段多项式-正弦迭代结构相比,具有相对较低的数值敏感性和较小的舍入噪声,能够将乘法器位宽从59位×59位降低至18位×23位,并且所提出的滤波器结构能够实现任意带宽的FPGA部署。(2)研究了将滤波器设计问题建模为一个组合优化问题,即从有限的离散频率字典中寻找频率分量的频率和时域稀疏系数中零元素的索引的最佳组合。不同于穷举所有可能的解决方案,本文同时提出了一种启发式算法来迭代获取合适的频率和零值索引,极大降低了计算复杂度。在每次迭代过程中,应用线性规划来评估候选频率和零值索引,并优化相应频率分量的权重和相位,以及时域稀疏系数。该算法在设计结果上呈现出频率分量和时域系数的高度稀疏性,与最新的低复杂度技术相比,取得了相当的复杂度缩减。此外,它需要较少的滤波器阶数作为设计先验条件并拥有快速收敛的能力,这使得滤波器引入的群延迟大大降低,并能够处理低阶和高阶情况的滤波器设计。(3)研究了可调谐的时频稀疏滤波器的设计。通过进一步分析了设计算法得到的结果,研究了时频稀疏滤波器的时域和频域的特征。本文发现了所提算法设计滤波器时所得的频率分量的频率在通带边缘频率附近分布紧密,且时域系数中的非零元素更倾向于出现在时域系数的两侧。基于这一发现,提出了两种构建可调谐滤波器的设计方法,一种用于离散可变带宽设计,另一种用于连续可变带宽设计,它们分别对应。两种方法都通过仅更新参数而不是改变滤波器结构来实现可变带宽。本论文的核心创新点在于扩展频域稀疏度到低复杂度FIR滤波器设计中,并实现了相较于最新迭代结构滤波器的位宽缩减,实现了相较于现有低复杂度方法相当或更优的复杂度缩减,实现了算法同时能够设计低阶和高阶滤波器且极大降低了群时延,最后实现了可变带宽的滤波器设计。

基于FPGA的数字锁相放大器设计及其在波长调制光谱中的应用

这是一篇关于TDLAS技术,锁相放大器,FPGA,数字信号处理的论文, 主要内容为近年来,科学技术的飞速发展带来了一系列的环境问题,PM2.5、温室气体的排放对人们的身体健康造成了很大影响,同时高速公路、地下矿井等场景危险气体检测问题也受到社会各界的广泛关注,因此痕量气体检测在各个领域发挥着非常重要的作用。激光光谱技术是目前痕量气体检测的一项优势技术,其以激光作为光源,具有灵敏度高、响应速度快、稳定性好等优势,其中波长调制光谱(WMS)技术结构简单、操作方便,在痕量气体检测领域得到广泛应用,而锁相放大器是波长调制光谱的核心器件,其性能直接决定了气体检测的灵敏度。本文主要设计了一款基于FPGA的数字锁相放大器,其使用XILINX公司生产的XC7Z020芯片开发,采用16位高速传输的A/D、D/A芯片进行数据的采集及发送,整体的尺寸仅14cm*9.5cm*6cm,重量420g,高度集成、小型化,多种可选择的测量参数可满足多种复杂环境下的测量需求。论文首先从TDLAS的技术原理出发,详细介绍了Beer-Lambert定律、直接吸收光谱技术和波长调制光谱技术的基本理论,并分析了锁相放大器从噪声中提取微弱信号的基本原理。其次,介绍本设计的硬件实现方案,主要包括电源模块、A/D模块和D/A模块的设计,以及模块详细设计中芯片的选型、陷波电路、运放电路、衰减及保护电路、差分转单端信号电路、单端转差分信号电路、偏置电压电路等设计方案,并展示了设计的实物图及功能参数。再者,介绍了本设计的软件实现方案,使用verilog HDL语言编程、Vivado软件作为开发工具,分别展示了DDS模块、乘法器模块、多速率信号处理中CIC滤波器和FIR滤波器设计方案及功能仿真。最后,搭建实验平台,使用中心波长为1653.7nm的激光器测量甲烷气体,对本设计的各项功能进行测试,分别测量不同调制幅度、解调相位、滤波带宽的二次谐波信号,得到最优参数,再对不同浓度的甲烷气体测量,并进行检测极限分析,得出在35cm的气体池中本设计针对甲烷气体的检测极限为1.07ppm。

基于SVPWM的电动车能量控制和优化管理平台设计

这是一篇关于空间矢量脉宽调制,数字信号处理,矢量控制,LABVIEW的论文, 主要内容为随着人们对能源利用的要求越来越高,如何提高电动车能源的利用率,如何实现对直流无刷电机的优良控制,降低控制器的温升,延长控制器的寿命,变得十分重要。本文根据实际项目需要,设计了一种基于SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)的电动车能量控制和优化管理平台。设计实现了电动车能量的管理和数据采集处理规范化,为研发和检测工作提供了良好的平台。首先,本论文简要阐述了电动车控制系统的基本组成结构。详细分析了电动车控制系统的特点,在此基础上,确定了基于空间矢量算法的电动车控制系统设计方案。电压空间矢量PWM(SVPWM)技术是从电动机角度出发的SPWM。电压空间矢量是按照电压所加在绕组的空间位置来定义的,电动机的三相定子绕组可以定义一个三相平面静止坐标系,此坐标系有3个轴,空间位置上互差120度,分别代表三相。三相定子相电压Va、V b、V c分别施加在三相绕组上,形成三个电压空间矢量Va、Vb、Vc。Va、Vb、Vc的方向始终在各相的轴线上,大小随时间按正弦规律变化。因此, Va、Vb、Vc的合成电压矢量u是一个以电源角频率ω速度旋转的空间矢量[1,2]。其次,本论文提出了一种基于SVPWM提高电压利用率的电机控制方法,并给出了基于DSP的实现算法,在相同的直流母线电压下,采用SVPWM方式线性范围的输出最大基波相电压幅值是0.98倍的原始电源的相电压的幅值,而传统的SPWM输出最大基波相电压是0.85倍的原始电源的相电压的幅值。采用SVPWM方式有效地扩展了逆变器输出基波相电压的线性范围,是采用SPWM的1.15倍,有效提高了电源电压利用率。在高性能全数字化的矢量控制系统中,应用DSP处理器快速的运算能力和数据处理能力,空间电压矢量PWM技术实现更准确、方便,更接近理想正弦磁通控制。实验结果验证了该算法相对于传统SPWM方法的优越性[3]。最后,本论文介绍了电动车能量控制管理平台的硬件与软件实现。详细介绍的SVPWM的实现方法,设计了基于LABVIEW的电动车能量管理平台的基本结构。给出了能量监控平台的设计界面,和功能描述。LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)是一种图形化的编程语言,它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受,视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器,其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的程序语言,又称为“G”语言。使用这种语言编程时,基本上不写程序代码,取而代之的是流程图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念,因此,LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力,提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时,可以大大提高工作效率。利用LabVIEW可充分发挥计算机的能力,有强大的数据采集和数字信号处理,分析和数据保存功能。本论文设计的基于SVPWM的电动车能量控制和优化管理平台,已经在实际项目中应用。实际运行效果良好,得到了用户的认可和好评。

基于射频集成收发器的数字幅相测量技术研究与应用

这是一篇关于幅相测量,数字信号处理,数字射频,集成收发器,Zynq的论文, 主要内容为随着微波技术的快速发展,微波新器件的研发需求不断上升,对新研微波器件各项参数快速、准确的测量需求也随之不断增加。微波信号的幅度和相位是两个基础性测量参数,通过这两个参数的测量可以获得其他的微波参数。同时,随着数字射频技术和超大规模数字集成电路的发展,基于可编程微波集成收发器和全可编程片上系统的微波信号幅度相位测量具有测量精度高、集成度高、可靠性强和可重配置性强等优点,具有十分重要的研究意义。本文的主要内容是开展基于集成收发器的数字幅相测量技术的研究,对数字幅相测量算法进行深入研究,基于AD9361射频集成收发器和ZYNQ XC7Z020片上系统,设计了一种小型化、低成本、高精度的全片上编程数字幅相测量系统,并通过软硬件协同的方式实现了测量系统的高度可重用性。具体工作内容包含:1.对数字幅相测量理论进行深入研究。本文对数字幅相测量算法,包括数字同步解调算法、相关算法和快速傅里叶变换算法的幅相测量精度进行仿真,研究高斯白噪声和谐波噪声对幅相测量精度的影响;并探索采用数字滤波方式降低噪声影响、提高幅相测量精度。2.根据数字幅相测量系统设计需要进行硬件选型,采用可编程射频前端和异构片上系统,基于GNU Radio平台使用软件无线电的开发方式对数字幅相测量系统进行初步设计,验证了基于集成收发器的数字幅相测量系统设计可行性以及数字幅相测量算法的性能。3.基于AD9361和ZYNQ XC7Z020进行了全片上编程数字幅相测量系统设计,对PL可编程逻辑部分进行架构设计和模块实现,对PS ARM Cortex A9双核处理器部分进行嵌入式软件设计;包括AD9361射频参数配置、数字信号处理算法设计和外部中断处理系统设计等,应用了相关算法和快速傅里叶变换算法,实现了数字幅相测量系统的全片上运行。4.对微波信号幅相测量系统进行了动态范围和幅度、相位测量误差分析,测得系统的动态范围≥50dB,幅度测量误差≤±0.075dB,相位测量误差≤±0.75°;并基于该系统搭建了 W波段空间场幅相测量系统,通过对W波段标准增益喇叭天线进行幅度和相位空间场测量,得到实际测量结果与HFSS理论计算值吻合较好,表明该系统具有较好的精确度和稳定性。

射频集成电路收发测试模块设计与实现

这是一篇关于射频集成电路测试,射频信号收发,数字信号处理,射频参数测试,频谱分析的论文, 主要内容为射频集成电路自动测试设备用于对射频集成电路的功能和参数进行测试,被广泛应用于射频集成电路的设计验证和成品测试之中。本课题旨在研制一款高集成度、模块化的射频集成电路自动测试设备,既可以作为一个单独的测试模块使用,又能够集成到测试系统中,作为一个子单元。收发通道上可完成±5ppm精度、75M～6GHz调谐范围的射频信号频率调节。发射通道上具备发射不同配置射频激励的能力,来满足多项不同测试内容的需求;接收通道上的平均噪声电平不超过-113d Bm/Hz,具备良好的灵敏度。整个模块能够对常用射频集成电路进行功能和参数的完备测试。本课题的主要研究内容包括:1、射频测试模块硬件方案设计。基于对射频集成电路测试原理和测试方法的研究,明确了课题的硬件方案设计,将本课题的射频测试模块分为主控模块、射频收发模块、通信模块、时钟模块及触发同步几个部分,并分别进行设计。2、射频测试模块硬件逻辑设计。为了实现射频集成电路测试,主要需要设计测试激励发送和测试响应接收两部分的功能,在射频测试模块内,发射端实现单频、正交振幅调制等常见测试激励的产生,以及低次谐波抑制的算法;接收端实现采集数据的插值和抽取、数字滤波、频谱分析等数字信号处理;除此之外,还需完成收发两端数据的存取功能设计及高速JESD204B串行协议的设计。3、射频测试模块关键电路设计和测试功能实现。为了实现射频参数测试,在收发通道的前端及测试接口板上还需设计额外的电路来满足硬件功率指标和网络参数的测试需求;此外,利用本课题设计的射频测试模块,针对不同的射频参数,设计不同的测试方法和硬件连接结构来实现射频集成电路的功能和参数的测试工作。最后,对本课题的关键性能指标做了一个完备的测试,并对测试结果进行了分析,从而确保了方案的可行性。