宽带实时谱仪重叠帧及频谱三维压缩技术研究与实现

发布时间：2019-04-22 10:51

【摘要】：随着无线通讯技术的广泛应用,为解决复杂带宽信号的测试问题,宽带实时频谱分析技术应运而生。宽带实时频谱分析每秒产生的二维频谱高达数十万帧以上,如何将如此大量的频谱数据进行实时处理和传输,同时让频谱以肉眼可接受的速度实时显示成为实时频谱仪设计的一个关键问题。另外,随着无线通讯的编码、调制持续地改进,跳频、扩频等技术在通信工程中的使用也越来越普遍。此类技术的应用产生了大量偶发信号、短暂发生事件,如何在成功捕获这些信号的同时,帮助测试者识别和观测这些事件是实时频谱分析的技术重点。针对以上两个技术问题,本文基于相关项目实践,针对重叠帧和频谱三维压缩技术进行了研究与实现。所设计的重叠帧和频谱三维压缩模块在完整保留信号频谱信息的同时,实现了信号频谱的实时处理与显示。其中重叠帧有效地避免了窗口效应所带来的频谱数据失真,保证了信号频谱的完整性;对于瞬时事件的观测,重叠帧技术的应用能提高频谱时间分辨率,放大频谱的时域信息,有利于瞬时信号的识别;频谱三维压缩则是将一段时间内的二维频谱压缩到一帧三维频谱图像,大大降低了频谱刷新率,使频谱能以人眼可接受的速率实时显示一段时间内频谱全部的细节,有利于短暂发生事件的识别观测,为了进一步提高仪器对短暂事件的观测能力,项目中还设计了一种三维数字余晖显示。另外,频谱三维压缩极大降低了频谱数据量,有利于频谱的实时处理与传输。为解决频谱数据实时传输的问题,项目中设计了一种吞吐量大于30MB/s的数据传输接口。频谱分析能否实时进行,关键在于频谱数据的处理是否实时,系统的分析带宽、重叠处理的重叠率和逻辑时序等都会影响数据处理量与处理速度。重叠率的增加将会使系统数据处理量增加,为了保证数据处理的实时性,系统的最大实时分析带宽将会受到限制。项目设计的频谱分析仪进行非实时分析时分析带宽达160MHz,进行50%重叠帧处理后实时分析带宽达80MHz。结合工程实践,论文对频谱三维压缩逻辑模块的资源使用和时序状况做了详细分析,并给出了相应的优化方法。在研制的宽带实时频谱分析仪上,论文针对重叠帧、频谱三维压缩技术特点设计了多种信号对各个模块进行了测试,并给出了测试和分析结果。测试结果表明,重叠帧和频谱三维压缩技术均可达预期效果。
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【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM935.21

【参考文献】

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本文编号：2462773