实时谱仪中解调处理和图形显示技术研究

摘要

作为电子测量基本仪器的一种，频谱分析仪在国防电子、无线监测、RFID以及民用通信测量领域有着广泛的应用。近年来，随着射频技术的高速发展，传统的频谱分析仪的局限性愈加明显，实时频谱分析仪应运而生。得益于强大的数据处理能力和多样化的图形显示功能，实时频谱分析仪可以应对诸多随时间变化的射频信号测量的挑战。
　　论文在实时频谱分析系统的架构基础上，面向现代宽带通信信号的测试提出了软件实现多种调制信号的高精度解调流程。同时论文对实时频谱分析仪多种图形显示技术进行研究，扩展了原先仪器单幅图、二维的信号显示方法，使仪器能够在多域上对被测信号特征变化过程进行检测和分析。论文主要成果如下：
　　1、针对实时频谱分析系统高速化的特点，采用PLX公司提供的软件开发包对基于PCI Express DMA的上位机传输驱动软件进行了设计，解决了传统仪器数据传输接口速度慢的问题，实现了数据的稳定和高速的传输，为软件的实时显示和连续数据处理提供了保障。
　　2、为实现对16QAM、M-PSK、M-APSK通信信号的多域分析，论文通过幅值平方算法、CMA自适应均衡算法和改进的双模载波恢复算法对被测信号进行连续处理，消除了定时误差、信道失真以及频率、相位偏差，实现对被测信号的高精度解调分析，并经过了仿真验证和实际测试。
　　3、面对信号的强突发性和瞬变性，论文紧密结合国内外仪器显示技术的发展研究了包括数字余辉、三维频谱密度、光谱图和三维瀑布图的几种波形显示技术。通过Windows底层图形显示驱动技术，将数据进行压缩并设置颜色等级，生动直观地区分信号一段时间内的变化细节，提高了实时频谱分析仪的实用性。
　　4、结合实时频谱分析仪的多窗口联合测试特性，论文对底层绘图库的窗口子类化和多窗口动态布局技术进行了探讨，并通过该技术实现了对实时频谱分析软件的底层窗口子控件的封装和多测试窗口的布局。同时，论文对调制域分析中的眼图显示技术和大数据量符号表显示技术进行了研究，为实时频谱分析仪的数字调制分析提供了工具和手段。
　　本论文最终完成了整个数据处理和图形显示模块的设计，并在实时频谱分析仪硬件平台上进行了实际测试验证，实现了主要功能和测试指标。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 论文主要研究内容及章节安排

第二章 解调处理和图形显示技术方案设计

2.1 实时频谱系统概述

2.1.1 实时频谱分析系统整体架构

2.1.2 实时谱仪中的调制分析方法概述

2.2 软件整体方案

2.3 主要设计功能和设计指标

2.4 解调处理方案设计

2.4.1 解调流程分析

2.4.2 解调方案选择

2.5 图形显示技术需求分析及方案设计

2.5.1 波形的累积显示

2.5.2 多窗口图形显示

2.5.3 图形开发工具

2.6 本章小结

第三章 实时频谱分析仪的解调处理模块设计

3.1 数据获取

3.1.1 硬件数据总线概述

3.1.2 总线驱动设计

3.1.3 测试数据缓存设计

3.2 软件解调处理

3.2.1 定时误差的消除

3.2.2 自适应均衡设计

3.2.3 载波恢复设计

3.2.4 软件连续解调设计

3.3 本章小结

第四章 图形显示技术研究

4.1 波形的累积显示技术

4.1.1 数字余辉

4.1.2 三维频谱密度曲线

4.1.3 光谱图

4.1.4 三维瀑布图

4.2 窗口子类化技术和多窗口动态布局

4.2.1 窗口子类化

4.2.2 多窗口动态布局

4.3 调制域显示关键技术

4.3.1 大数据量符号表显示

4.3.2 眼图的绘制方法

4.4 本章小结

第五章 整体测试与验证

5.1 软件解调测试

5.2 图形功能及刷新速度测试

5.3 本章小节

第六章 总结与展望

致谢

参考文献