接收機(jī)的中頻處理技術(shù)

2.6 求模

　　數(shù)字中頻信號(hào)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(hào)序列的每一點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)I路和Q路的兩個(gè)值a和b。就是信號(hào)序列每一點(diǎn)的幅度值。由于采用了硬件方式實(shí)現(xiàn)幅度運(yùn)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(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)，首先對(duì)數(shù)據(jù)a和b分別移位處理得到絕對(duì)值，然后計(jì)算，;按照下面的框圖遞推計(jì)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(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(jié)果。一個(gè)較窄的視頻濾波器相當(dāng)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(duì)被觀測(cè)信號(hào)的影響。在缺省情況下，一般設(shè)置為與分辨率相等，但在測(cè)量脈沖信號(hào)或隨機(jī)信號(hào)時(shí)，適當(dāng)加大或減小視頻濾波帶寬可以更準(zhǔn)確地觀察信號(hào)。該設(shè)計(jì)采用一階滯后濾波法來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻濾波。

　　一階滯后濾波法首先選擇一個(gè)常數(shù)a=0~1，計(jì)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(duì)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(shù)字系統(tǒng)有一個(gè)固有的問(wèn)題，就是無(wú)論顯示使用多少個(gè)數(shù)據(jù)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(nèi)的數(shù)值，這個(gè)間隔稱(chēng)為進(jìn)程(Bucket)。檢波方式就是對(duì)每個(gè)進(jìn)程所包含的子進(jìn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行不同方式選取，使每個(gè)進(jìn)程得到一個(gè)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(chǔ)

　　在頻譜分析應(yīng)用中，由于數(shù)據(jù)量較少，存儲(chǔ)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(guò)程中，經(jīng)常需要采集大數(shù)據(jù)量的信號(hào)數(shù)據(jù)，例如在TD-LTE信號(hào)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(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量約為18Mb，TD-LTE-A信號(hào)分析，所以采用了基于FPGA的DDR2 SDRAM存儲(chǔ)方案，如MT47H128M16存儲(chǔ)容量為2GB。在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮正確的布線(xiàn)阻抗、傳播延遲以及信號(hào)完整性等因素，通過(guò)FPGA內(nèi)的MIG等實(shí)現(xiàn)對(duì)DDR2的控制，根據(jù)需要選擇控制命令組合，完成簡(jiǎn)單可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

3 結(jié)果

　　輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)上述流程處理經(jīng)CPU計(jì)算顯示后，可以實(shí)現(xiàn)頻譜分析及矢量信號(hào)、通信制式信號(hào)解調(diào)等眾多功能，其典型測(cè)量應(yīng)用示例見(jiàn)圖8。

4 結(jié)論

　　本中頻信號(hào)處理采用了軟件無(wú)線(xiàn)電的設(shè)計(jì)理念，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)的頻譜，解調(diào)等分析，只要不大于分析帶寬的信號(hào)就能夠?qū)崿F(xiàn)處理并通過(guò)存儲(chǔ)計(jì)算的方式得到分析，完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要，在接收機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，采用該設(shè)計(jì)的接收機(jī)已經(jīng)投放市場(chǎng)并得到了市場(chǎng)檢驗(yàn)。

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