软件无线电平台中频谱分析波形设计与实现

摘要

频谱分析仪作为频域测量的基本工具,在科研和生产中都具有重要的意义。而近年来,无线通信的发展使得对频谱资源的需求和使用不断增多,导致频谱空间环境越发复杂。这对频域测量工具频谱分析仪的灵活性、可配置性和开放性提出了更高的要求,而这些要求正好符合软件无线电技术的思想。
　　软件无线电的基本思想是在一套标准化、模块化的通用硬件平台上,用软件的方法实现各种不同业务,以满足各种不同的需求。现代的频谱分析仪中开始采用这种结构,即模拟的射频接收端和全数字式的中频处理系统,这种结构可以实现高频率分辨率和多测量功能。该结构中全数字式的中频处理系统是实现高性能频谱分析的关键。
　　本文的目的就是给出软件无线电平台中频谱分析数字中频的实现方案,并利用该平台验证方案的可行性,这样既能有效模拟实际的频谱分析仪,又能利用通用的硬件平台降低研究成本。设计方案中将频谱分析的数字中频处理部分划分为几个基本模块,包括将中频信号搬移到基带的数字混频模块、减少频谱混叠并降低数据采样率的级联积分梳状滤波模块和级联半带滤波模块、实现离散信号频谱分析的频谱计算模块和控制时序、参数的参数控制模块。
　　设计的频谱分析数字中频处理方案将中心频率70MHz、采样率230.4MSPS的中频信号作为输入,需要实现30Hz~30kHz的频率分辨率,用FPGA中资源较为丰富的Xilinx Virtex6 xc6vsx315t作为数字中频的处理芯片。在软件无线电平台上的验证结果表明:方案中各个模块功能正常;中频方案的动态范围能达到65dB;实际的频率分辨率在可分析的误差范围内。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

图目录

表目录

缩略词表

主要符号表

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究内容和主要贡献

1.3 论文结构与章节安排

第二章 频谱分析仪的发展现状及关键技术

2.1 频谱分析仪的发展现状

2.2 频谱分析仪的数字中频关键技术

2.3 本章小结

第三章 频谱分析数字中频处理目标与分析

3.1 约束条件与性能目标

3.2 目标分析

3.3 本章小结

第四章 频谱分析数字中频处理设计与仿真

4.1 数字混频模块设计

4.2 级联积分梳状滤波模块设计

4.3 级联半带滤波模块设计

4.4 频谱计算模块设计

4.5 参数控制模块设计

4.6 模块仿真

第五章 方案验证与结果分析

5.1 测试环境

5.2 模块功能验证

5.3 性能验证与分析

5.4 本章小结

第六章 结束语

6.1 工作总结

6.2 下一步工作的建议

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果

学位论文评审后修改说明表

学位论文答辩后勘误修订说明表