相位噪声测试系统中信号处理关键算法研究及实现

发布时间：2021-01-26 04:17

　　相位噪声是描述时钟信号频率稳定度的重要指标,对信号分析与测试具有重要意义。电子技术的飞速发展对时钟信号质量提出了更高的要求,传统相位噪声测试系统已不适应当前的发展。新一代的相位噪声测试系统采用更先进的理论与技术,底部噪声更低,测试时间更快。本文重点研究了互相关算法和功率谱估计算法,并在FPGA中进行了算法验证。本文主要对以下几个方面进行了研究:1.相位噪声测量方法及其原理研究。本文首先研究了目前主流的相位噪声测试系统的主要理论背景和系统结构方案,最终采用模拟鉴相+数字处理的系统构架。2.互相关谱估计的相位噪声数字化处理算法研究。本文对比研究了功率谱的直接估计法和间接估计法的算法性能,进行了互相关功率谱的算法仿真,最终证明多次互相关算法能够获得更低噪底的功率谱曲线,得出该算法对噪声底部的有抑制效果的结论。3.多分辨率功率谱估计方案研究。针对互相关功率谱估计存在近端分辨率不匹配的问题,提出了多分辨率功率谱估计方案,采用CIC+FIR的级联方式实现了抽取滤波器设计,可以实现多分辨率谱估计。利用FPGA有限的硬件资源设计了数字处理模块中的多种数据处理结构,在资源利用最小化的同时提升了计算速度。... 

【文章来源】： 吴伟 电子科技大学

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

相位噪声正交波形测试图

图6-64个IP核进行交替处理仿真图

读写使能交错有效，可以使输入的数据流没有任何停顿地送到两个FIFO中，并输出出来，两个FIFO交替进行数据存储与输出，并且控制FIFO写入的数据量，可以实现任意长度的数据分段依次传输，且不会丢失数据点。所以乒乓操作适合用于实时的定长度数据处理。在本模块的应用中，FFT的工作时钟至少都是输入数据的十倍，在更低频段的数据时钟跨度更是达到千倍，对于FFT的运算速度能够处理传过来的数据的，只需将乒乓操作输出的数据送入FFT模块，并在其有效数据到来的前一个时钟将start信号置1，就可以完成FFT模块的端口信号配置。图6-8跨时钟域数据处理模块仿真图如图6-8所示，两路信号的输入数据就需要两个乒乓操作，共四个FIFO。乒乓操作合理控制了输入到FFT模块中的数据流，异步FIFO将低时域的数据信号同步到高时钟域下，两者结合使用可以将大大提高系统的运算成本。这种方案节省了FPGA中的乘法器资源，简化了设计思路，由于FFT依然处于高时钟频率下的工作模式，因此还提高了系统的运行速度。


本文编号：3000458