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《基于fpga信號時頻分析方法的研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文M.D.Thesis基于FPGA的信號時頻分析方法研究TheResearchofTime-FrequencyAnalysisMethodofSignalBasedonFPGA陶中幸TAOZhongxing二○一二年五月西北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要傅里葉變換是一種全局變換，對于非平穩(wěn)信號的處理顯得無能為力，為此，通常采用時間頻率聯(lián)合分布對信號進(jìn)行描述和分析。目前提出的時頻分析方法有很多，并在機(jī)械、電子、生物、醫(yī)學(xué)等很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著人們對時頻分析方法的進(jìn)一步研究以及實(shí)際工程的需要，使得對時頻分析儀器的研制顯
2、得十分必要，比較通用的方法是在PC機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)，或者利用數(shù)據(jù)采集卡，研制虛擬時頻分析儀器。此外，近年來半導(dǎo)體技術(shù)特別是DSP和FPGA等高速器件的迅速發(fā)展，為復(fù)雜信號的實(shí)時分析提供了可能。本文在介紹幾種典型時頻分析方法的同時，結(jié)合當(dāng)前發(fā)展迅速的FPGA技術(shù)，對信號時頻分析的FPGA實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究，并設(shè)計了以短時傅里葉變換為基礎(chǔ)的信號時頻分析系統(tǒng)。主要開展了以下幾個方面的工作：找到了一種實(shí)現(xiàn)信號分幀加窗的巧妙方法；該方法利用FPGA芯片內(nèi)部的三端口RAM和雙端口ROM設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)幀偏移和窗函數(shù)參數(shù)的可調(diào)，對于信號時頻分析具
3、有很大的靈活性。設(shè)計了基4按時間抽取快速傅里葉變換處理器；該處理器可處理數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為1024點(diǎn)，定點(diǎn)型，數(shù)據(jù)寬度為16比特，可對復(fù)數(shù)進(jìn)行處理。設(shè)計共有串行結(jié)構(gòu)和并行結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同的信號處理速度要求選用不同的結(jié)構(gòu)。探討了一種適合于FPGA實(shí)現(xiàn)的圖像灰度變換；該變換以信號的頻譜結(jié)構(gòu)為設(shè)計原型，利用曲線逼近的方法得到，不用求解對數(shù)即可完成對時頻譜圖的增強(qiáng)處理，簡單易行，占用FPGA資源較少。提出了基于FPGA實(shí)現(xiàn)信號時頻分析的方案；該方案能夠?qū)€性調(diào)頻、跳頻信號、語音信號等非平穩(wěn)信號進(jìn)行分析，能夠查看不同窗函數(shù)、不同幀偏移下
4、的時頻譜圖；系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為硬件實(shí)現(xiàn)時頻分析儀器提供了一種可行方案。關(guān)鍵詞：時頻分析；現(xiàn)場可編程門陣列；短時傅里葉變換；快速傅里葉變換；時頻譜圖；圖像增強(qiáng)I基于FPGA的信號時頻分析方法研究AbstractTheFouriertransformisaglobaltransformation,whichispowerlessforthenon-stationarysignalprocessing,forthis,thetime-frequencyjointdistributionhasbeenusedtodescribeandanal
5、ysisthenon-stationarysignal.Atpresent,alotoftime-frequencyanalysismethodshasbeenproposed,itiswidelyusedinmanyfieldssuchasmechanics,electronic,biology,medicineandsoon.Withthefurtherstudyaswellaspracticalengineeringneedoftime-frequencyanalysis,itisofgreatnecessitytodev
6、elopthetime-frequencyanalysisinstrument.ThemostcommonmethodistorealizeinthePCwithsoftware,ortousethedataacquisitioncardsoastodevelopvirtualtime-frequencyanalysisinstrument.Inaddition,itispossibleforthereal-timesignalanalysiswiththedevelopmentofthesemi-conductortechno
7、logy,especiallyDSPandFPGA,andotherhigh-speeddevice.Thispaperintroducesseveraltypicaltime-frequencyanalysismethods,atthesametime,itstudiestheFPGArealizationofsignalfrequencyanalysiswiththecombinationofthecurrentrapidlydevelopedFPGAtechnology.Italsoprojectsthetime-freq
8、uencyanalysissystemofnon-stationarysignalbasedontheFouriertransform.Thismajorworkdoneinthispaperislistedasfollowing:Agoodmethodofsu
