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

1、隨著無線通訊技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為解決復(fù)雜帶寬信號的測試問題，寬帶實時頻譜分析技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。寬帶實時頻譜分析每秒產(chǎn)生的二維頻譜高達(dá)數(shù)十萬幀以上，如何將如此大量的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理和傳輸，同時讓頻譜以肉眼可接受的速度實時顯示成為實時頻譜儀設(shè)計的一個關(guān)鍵問題。另外，隨著無線通訊的編碼、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越普遍。此類技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生了大量偶發(fā)信號、短暫發(fā)生事件，如何在成功捕獲這些信號的同時，幫助測試者識別和觀

2、測這些事件是實時頻譜分析的技術(shù)重點(diǎn)。
　　針對以上兩個技術(shù)問題，本文基于相關(guān)項目實踐，針對重疊幀和頻譜三維壓縮技術(shù)進(jìn)行了研究與實現(xiàn)。所設(shè)計的重疊幀和頻譜三維壓縮模塊在完整保留信號頻譜信息的同時，實現(xiàn)了信號頻譜的實時處理與顯示。其中重疊幀有效地避免了窗口效應(yīng)所帶來的頻譜數(shù)據(jù)失真，保證了信號頻譜的完整性；對于瞬時事件的觀測，重疊幀技術(shù)的應(yīng)用能提高頻譜時間分辨率，放大頻譜的時域信息，有利于瞬時信號的識別；頻譜三維壓縮則是將一段時間內(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時顯示一段時間內(nèi)頻譜全部的細(xì)節(jié)，有利于短暫發(fā)生事件的識別觀測，為了進(jìn)一步提高儀器對短暫事件的觀測能力，項目中還設(shè)計了一種三維數(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，有利于頻譜的實時處理與傳輸。為解決頻譜數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)膯栴}，項目中設(shè)計了一種吞吐量大于30MB/s的數(shù)據(jù)傳輸接口。
　　頻譜分析能否實時進(jìn)行，關(guān)鍵在于頻譜數(shù)據(jù)的處理是否實時，系統(tǒng)

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