接收機的中頻處理技術(shù)

2.6 求模

　　數字中頻信號經(jīng)下變頻分解為正交的I和Q路，經(jīng)濾波處理過(guò)后，信號序列的每一點(diǎn)分別對應I路和Q路的兩個(gè)值a和b。就是信號序列每一點(diǎn)的幅度值。由于采用了硬件方式實(shí)現幅度運算，會(huì )消耗大量的硬件資源。在這里，采用一種新的逼近算法，采用寄存器結構即可實(shí)現，首先對數據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)次數可提高數值精度。當遞歸次數n等于6時(shí)，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，平滑顯示結果。一個(gè)較窄的視頻濾波器相當于一個(gè)平均電路，雖然它不能改變靈敏度，但能減小噪聲對被觀(guān)測信號的影響。在缺省情況下，一般設置為與分辨率相等，但在測量脈沖信號或隨機信號時(shí)，適當加大或減小視頻濾波帶寬可以更準確地觀(guān)察信號。該設計采用一階滯后濾波法來(lái)實(shí)現視頻濾波。

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

2.8 檢波

　　數字系統有一個(gè)固有的問(wèn)題，就是無(wú)論顯示使用多少個(gè)數據點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)都代表一定的頻率間隔和一定時(shí)間間隔內的數值，這個(gè)間隔稱(chēng)為進(jìn)程(Bucket)。檢波方式就是對每個(gè)進(jìn)程所包含的子進(jìn)程數據進(jìn)行不同方式選取，使每個(gè)進(jìn)程得到一個(gè)檢波數據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

　　在頻譜分析應用中，由于數據量較少，存儲介質(zhì)采用FPGA內部的RAM(XC5VSX35T內部RAM空間3Mb左右)即可，但在數據分析過(guò)程中，經(jīng)常需要采集大數據量的信號數據，例如在TD-LTE信號分析中，經(jīng)常需要用61.44MHz采樣時(shí)鐘采集10ms的IQ兩路各16位數據，數據量約為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。在設計時(shí)必須考慮正確的布線(xiàn)阻抗、傳播延遲以及信號完整性等因素，通過(guò)FPGA內的MIG等實(shí)現對DDR2的控制，根據需要選擇控制命令組合，完成簡(jiǎn)單可靠的數據存儲。

3 結果

　　輸入信號經(jīng)過(guò)上述流程處理經(jīng)CPU計算顯示后，可以實(shí)現頻譜分析及矢量信號、通信制式信號解調等眾多功能，其典型測量應用示例見(jiàn)圖8。

4 結論

　　本中頻信號處理采用了軟件無(wú)線(xiàn)電的設計理念，硬件結構簡(jiǎn)單，主要的數據處理都采用軟件模塊重構思路，應用靈活，能完成大跨度碼元速率信號的頻譜，解調等分析，只要不大于分析帶寬的信號就能夠實(shí)現處理并通過(guò)存儲計算的方式得到分析，完全滿(mǎn)足設計需要，在接收機領(lǐng)域應用廣泛，采用該設計的接收機已經(jīng)投放市場(chǎng)并得到了市場(chǎng)檢驗。

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