寬帶實(shí)時(shí)譜儀重疊幀及頻譜三維壓縮技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著無(wú)線通訊技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為解決復(fù)雜帶寬信號(hào)的測(cè)試問(wèn)題，寬帶實(shí)時(shí)頻譜分析技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。寬帶實(shí)時(shí)頻譜分析每秒產(chǎn)生的二維頻譜高達(dá)數(shù)十萬(wàn)幀以上，如何將如此大量的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和傳輸，同時(shí)讓頻譜以肉眼可接受的速度實(shí)時(shí)顯示成為實(shí)時(shí)頻譜儀設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。另外，隨著無(wú)線通訊的編碼、調(diào)制持續(xù)地改進(jìn)，跳頻、擴(kuò)頻等技術(shù)在通信工程中的使用也越來(lái)越普遍。此類技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生了大量偶發(fā)信號(hào)、短暫發(fā)生事件，如何在成功捕獲這些信號(hào)的同時(shí)，幫助測(cè)試者識(shí)別和觀

2、測(cè)這些事件是實(shí)時(shí)頻譜分析的技術(shù)重點(diǎn)。
　　針對(duì)以上兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本文基于相關(guān)項(xiàng)目實(shí)踐，針對(duì)重疊幀和頻譜三維壓縮技術(shù)進(jìn)行了研究與實(shí)現(xiàn)。所設(shè)計(jì)的重疊幀和頻譜三維壓縮模塊在完整保留信號(hào)頻譜信息的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)頻譜的實(shí)時(shí)處理與顯示。其中重疊幀有效地避免了窗口效應(yīng)所帶來(lái)的頻譜數(shù)據(jù)失真，保證了信號(hào)頻譜的完整性；對(duì)于瞬時(shí)事件的觀測(cè)，重疊幀技術(shù)的應(yīng)用能提高頻譜時(shí)間分辨率，放大頻譜的時(shí)域信息，有利于瞬時(shí)信號(hào)的識(shí)別；頻譜三維壓縮則是將一段時(shí)間內(nèi)的二

3、維頻譜壓縮到一幀三維頻譜圖像，大大降低了頻譜刷新率，使頻譜能以人眼可接受的速率實(shí)時(shí)顯示一段時(shí)間內(nèi)頻譜全部的細(xì)節(jié)，有利于短暫發(fā)生事件的識(shí)別觀測(cè)，為了進(jìn)一步提高儀器對(duì)短暫事件的觀測(cè)能力，項(xiàng)目中還設(shè)計(jì)了一種三維數(shù)字余暉顯示。另外，頻譜三維壓縮極大降低了頻譜數(shù)據(jù)量，有利于頻譜的實(shí)時(shí)處理與傳輸。為解決頻譜數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)膯?wèn)題，項(xiàng)目中設(shè)計(jì)了一種吞吐量大于30MB/s的數(shù)據(jù)傳輸接口。
　　頻譜分析能否實(shí)時(shí)進(jìn)行，關(guān)鍵在于頻譜數(shù)據(jù)的處理是否實(shí)時(shí)，系統(tǒng)

4、的分析帶寬、重疊處理的重疊率和邏輯時(shí)序等都會(huì)影響數(shù)據(jù)處理量與處理速度。重疊率的增加將會(huì)使系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理量增加，為了保證數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)的最大實(shí)時(shí)分析帶寬將會(huì)受到限制。項(xiàng)目設(shè)計(jì)的頻譜分析儀進(jìn)行非實(shí)時(shí)分析時(shí)分析帶寬達(dá)160MHz，進(jìn)行50％重疊幀處理后實(shí)時(shí)分析帶寬達(dá)80MHz。結(jié)合工程實(shí)踐，論文對(duì)頻譜三維壓縮邏輯模塊的資源使用和時(shí)序狀況做了詳細(xì)分析，并給出了相應(yīng)的優(yōu)化方法。
　　在研制的寬帶實(shí)時(shí)頻譜分析儀上，論文針對(duì)重疊幀、頻譜三