信號頻譜分析技術(shù)研究與軟件無線電驗證.pdf

1、測量是科學(xué)的基礎(chǔ)，而頻譜分析儀是一種通用且重要的信號頻域測量儀器，被廣泛應(yīng)用于軍事、民用領(lǐng)域。據(jù)資料統(tǒng)計，截至2013年度國內(nèi)95％的先進儀器來源于進口。對于頻譜分析儀，國內(nèi)廠家雖開發(fā)了自主品牌，但只取得了一部分低端市場，硬件平臺限制、開發(fā)周期長、設(shè)計成本高等因素一直制約著國內(nèi)產(chǎn)品的創(chuàng)新。隨著軟件無線電技術(shù)的快速發(fā)展，其開放性、靈活性、可重構(gòu)性的特點促使著現(xiàn)代頻譜分析儀的技術(shù)革新，同時帶給我國頻譜分析儀事業(yè)新的發(fā)展契機。軟件無線電的應(yīng)用

2、，不僅可以降低開發(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。
　　論文主要研究了信號頻譜分析技術(shù)，并在團隊自主研發(fā)的軟件無線電平臺上開發(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)計了信號頻譜分析方案。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)合硬件平臺特性和項目需求，重點設(shè)計了一種基于多速率信號處理、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，給出了各個子模塊的詳細設(shè)計、算法依據(jù)與處理流程，并搭建仿真鏈路，進行了算法仿真與分析。
　　第二，探討了頻譜分析方案的詳細實現(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實現(xiàn)，討論了重點模塊的最優(yōu)化實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，同時給出了各個子模塊的邏輯結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)要點。并且在上位機實現(xiàn)了頻譜分析界面軟件，完成了頻譜參數(shù)動態(tài)配

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