信號(hào)頻譜分析技術(shù)研究與軟件無(wú)線電驗(yàn)證.pdf

1、測(cè)量是科學(xué)的基礎(chǔ)，而頻譜分析儀是一種通用且重要的信號(hào)頻域測(cè)量?jī)x器，被廣泛應(yīng)用于軍事、民用領(lǐng)域。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，截至2013年度國(guó)內(nèi)95％的先進(jìn)儀器來(lái)源于進(jìn)口。對(duì)于頻譜分析儀，國(guó)內(nèi)廠家雖開(kāi)發(fā)了自主品牌，但只取得了一部分低端市場(chǎng)，硬件平臺(tái)限制、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)成本高等因素一直制約著國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的創(chuàng)新。隨著軟件無(wú)線電技術(shù)的快速發(fā)展，其開(kāi)放性、靈活性、可重構(gòu)性的特點(diǎn)促使著現(xiàn)代頻譜分析儀的技術(shù)革新，同時(shí)帶給我國(guó)頻譜分析儀事業(yè)新的發(fā)展契機(jī)。軟件無(wú)線電的應(yīng)用

2、，不僅可以降低開(kāi)發(fā)難度與投入成本，而且使得可重構(gòu)儀器成為一種發(fā)展趨勢(shì)。
　　論文主要研究了信號(hào)頻譜分析技術(shù)，并在團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的軟件無(wú)線電平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了一種可重構(gòu)的模數(shù)混合型頻譜分析儀。論文的工作主要包括以下幾方面：
　　第一，設(shè)計(jì)了信號(hào)頻譜分析方案。在調(diào)研頻譜分析儀基本原理與關(guān)鍵技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合硬件平臺(tái)特性和項(xiàng)目需求，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種基于多速率信號(hào)處理、離散頻譜分析與校正等技術(shù)的頻譜分析方案，采用高效抽取濾波、FFT等技術(shù)

3、實(shí)現(xiàn)了高頻率分辨率，使用 Hanning窗減小了頻譜泄露，利用比值校正法和能量重心校正法降低了頻譜分析誤差。同時(shí)，給出了各個(gè)子模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)、算法依據(jù)與處理流程，并搭建仿真鏈路，進(jìn)行了算法仿真與分析。
　　第二，探討了頻譜分析方案的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)算法方案和硬件特性，深入探討了數(shù)字中頻系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)，討論了重點(diǎn)模塊的最優(yōu)化實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，同時(shí)給出了各個(gè)子模塊的邏輯結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)。并且在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)了頻譜分析界面軟件，完成了頻譜參數(shù)動(dòng)態(tài)配

4、置與分析結(jié)果可視化顯示。
　　第三，驗(yàn)證了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。利用軟件無(wú)線電平臺(tái)及相關(guān)設(shè)備，對(duì)數(shù)字中頻系統(tǒng)和上位機(jī)界面軟件進(jìn)行了詳細(xì)的功能測(cè)試，從整體上對(duì)信號(hào)頻譜分析系統(tǒng)的關(guān)鍵性能進(jìn)行了硬件測(cè)試與分析，較為全面地驗(yàn)證了實(shí)現(xiàn)方案的合理性與可行性。
　　結(jié)果表明，論文實(shí)現(xiàn)了一種基于軟件無(wú)線電的模數(shù)混合型頻譜分析儀，它能對(duì)1MHz~4GHz頻率范圍、30MHz帶寬的信號(hào)進(jìn)行頻譜測(cè)量，能完成5Hz~60kHz頻率分辨率可調(diào)分析。論文采用了