接收機的中頻處理技術(shù)

2.6 求模

　　數(shù)字中頻信號經(jīng)下變頻分解為正交的I和Q路，經(jīng)濾波處理過后，信號序列的每一點分別對應(yīng)I路和Q路的兩個值a和b。就是信號序列每一點的幅度值。由于采用了硬件方式實現(xiàn)幅度運算，會消耗大量的硬件資源。在這里，采用一種新的逼近算法，采用寄存器結(jié)構(gòu)即可實現(xiàn)，首先對數(shù)據(jù)a和b分別移位處理得到絕對值，然后計算，;按照下面的框圖遞推計算a (n)并逼近真值，增加循環(huán)次數(shù)可提高數(shù)值精度。當(dāng)遞歸次數(shù)n等于6時，可得到精確的幅度值，誤差為0.02dB。

2.7 視頻濾波

　　視頻濾波器在求模值之后，是一種低通濾波器，用以平均噪聲起伏，平滑顯示結(jié)果。一個較窄的視頻濾波器相當(dāng)于一個平均電路，雖然它不能改變靈敏度，但能減小噪聲對被觀測信號的影響。在缺省情況下，一般設(shè)置為與分辨率相等，但在測量脈沖信號或隨機信號時，適當(dāng)加大或減小視頻濾波帶寬可以更準確地觀察信號。該設(shè)計采用一階滯后濾波法來實現(xiàn)視頻濾波。

　　一階滯后濾波法首先選擇一個常數(shù)a=0~1，計算方式為：本次濾波結(jié)果=(1-a)*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果。它可以對周期性干擾具有良好的抑制作用，適用于波動頻率較高的場合，缺點就是靈敏度偏低。

2.8 檢波

　　數(shù)字系統(tǒng)有一個固有的問題，就是無論顯示使用多少個數(shù)據(jù)點，每個點都代表一定的頻率間隔和一定時間間隔內(nèi)的數(shù)值，這個間隔稱為進程(Bucket)。檢波方式就是對每個進程所包含的子進程數(shù)據(jù)進行不同方式選取，使每個進程得到一個檢波數(shù)據(jù)輸出并顯示在屏幕上。頻譜儀常用檢波方式主要有取樣值、最大值、最小值、有效值及平均值檢波等方式，其檢波方式如圖7所示。

2.9 存儲

　　在頻譜分析應(yīng)用中，由于數(shù)據(jù)量較少，存儲介質(zhì)采用FPGA內(nèi)部的RAM(XC5VSX35T內(nèi)部RAM空間3Mb左右)即可，但在數(shù)據(jù)分析過程中，經(jīng)常需要采集大數(shù)據(jù)量的信號數(shù)據(jù)，例如在TD-LTE信號分析中，經(jīng)常需要用61.44MHz采樣時鐘采集10ms的IQ兩路各16位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量約為18Mb，TD-LTE-A信號分析，所以采用了基于FPGA的DDR2 SDRAM存儲方案，如MT47H128M16存儲容量為2GB。在設(shè)計時必須考慮正確的布線阻抗、傳播延遲以及信號完整性等因素，通過FPGA內(nèi)的MIG等實現(xiàn)對DDR2的控制，根據(jù)需要選擇控制命令組合，完成簡單可靠的數(shù)據(jù)存儲。

3 結(jié)果

　　輸入信號經(jīng)過上述流程處理經(jīng)CPU計算顯示后，可以實現(xiàn)頻譜分析及矢量信號、通信制式信號解調(diào)等眾多功能，其典型測量應(yīng)用示例見圖8。

4 結(jié)論

　　本中頻信號處理采用了軟件無線電的設(shè)計理念，硬件結(jié)構(gòu)簡單，主要的數(shù)據(jù)處理都采用軟件模塊重構(gòu)思路，應(yīng)用靈活，能完成大跨度碼元速率信號的頻譜，解調(diào)等分析，只要不大于分析帶寬的信號就能夠?qū)崿F(xiàn)處理并通過存儲計算的方式得到分析，完全滿足設(shè)計需要，在接收機領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，采用該設(shè)計的接收機已經(jīng)投放市場并得到了市場檢驗。

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