FFT vizsgálata és alkalmazása FPGA környezetben

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Kollár Zsolt
Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

A modernkori digitális jelfeldolgozás matematikai alapköve a diszkrét Fourier transzformáció (Discrete Fourier Transform - DFT) és annak témaköre. Maga a Fourier-transzformáció az időtartományi jelek frekvenciatartományra történő transzformálásával egy alapvető, reprezentációbeli váltást jelent, melynek idő- és frekvenciatartományban is diszkretizált esete a DFT.

Bár a transzformáció nyújtotta előnyök és lehetőségek matematikai jelentősége tagadhatatlan, a DFT formulák mérnöki gyakorlatban történő közvetlen alkalmazása igencsak korlátozott, mivel számításigényük, komplexitásuk a mintaszám exponenciális függvénye.

A DFT széleskörű alkalmazását végül annak egy hatékony algoritmusa, pontosabban algoritmus-családja tette lehetővé, legalábbis jelfeldolgozási szempontokat figyelembe véve. Ezek gyűjtőneve az FFT (Fast Fourier Transform), vagyis gyors Fourier-transzformáció. A mérnöki gyakorlatban azóta gyakoratilag kikerülhetetlen, ezért annak megértése és alkalmazási módjának elsajátítása alapvető mérnöki feladat.

A dolgozat alapvetően a gyors Fourier-transzformáció főbb algoritmusaival és azok FPGA-n (Field Programmable Gate Array) történő alkalmazásával foglalkozik, majd ezek eredményeit egy konkrét mérési feladat megoldásánál használja fel.

A dolgozat első része a DFT elméletével és gyakorlati alkalmazhatóságával, valamint ennek gyors számítását lehetővé tevő FFT algoritmusának részletes bemutatásával foglalkozik. A dolgozat első feléhez kötődve megjelennek a DFT főbb mérnöki alkalmazásai, valamint bemutatása kerül egy FFT IP (Intellectual Property) és annak felhasználási menete Xilinx FPGA környezetben.

Az első rész eredményei egy FFT algoritmust használó, FPGA-n megvalósított, frekvenciamérő rendszerben teljesednek ki, így a dolgozat második felét e feladat részletes ismertetése, tervezési és implementálási részletei nyitják meg, melyet végül az eszköz mérési eredményei, valamint az ahhoz kapsolódó elemzés és kiértékelés zárja le.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.