宽带信号实时谱数据图形显示技术研究

摘要

实时频谱分析仪是测试领域不可或缺的重要仪器之一，得益于其高效数据处理能力、独特频率模板触发和多样化图形显示功能，可实现对射频信号的无缝捕获分析。 本文在实时频谱分析系统的架构基础上，通过对实时频谱分析仪测量及显示模式的需求分析，设计了实时谱仪测量数据的图形显示模块的架构和功能组成，扩展了原先仪器单幅图、二维信号显示方式，使仪器能够在频域上对被测信号特征变化过程进行检测。论文主要研究内容如下： 1、针对实时频谱数据的高速瞬变性，研究实现数据以不同格式的实时显示技术，包括二维曲线显示，三维频谱密度余晖显示和光谱图显示几种波形显示技术。通过Windows底层图形显示驱动技术，设计一种图像伪彩色处理技术实现位图格式数据显示，并设置余晖机制以捕获信号一段时间内的变化细节。 2、设计了实时频谱辅助测量分析功能，包括实现Marker测量功能;设计FMT(频率模版触发）功能以侦测实时谱数据中弱信号，提供了自定义编辑模版以配合硬件实现触发存储功能；为方便用户观测波形局部小信号，设计局部缩放及平移功能。 3、面对CPU处理大量实时谱数据的能力不足问题，利用GPU并行计算特性，研究gpu技术在三维频谱密度余晖显示中对I/Q数据进行加速处理方面的应用。涉及对数据进行FFT处理、压缩数据幅度、消除孤立频率点以及频谱三维压缩。 4、采用混合编程通信机制，实现了上层界面功能模块与底层图形显示模块之间的交互调用；上层界面功能模块中设计了测量数据处理、线程通信、窗口管理、仪器命令控制等部分，实现了窗口管理、硬件控制等软件功能。 论文完成了整个实时频谱分析仪软件系统的设计，并在实时频谱平台上进行了测试验证，测试结果达到了设计预期。

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