接收機的中頻處理技術

2.6 求模

　　數字中頻信號經下變頻分解為正交的I和Q路，經濾波處理過后，信號序列的每一點分別對應I路和Q路的兩個值a和b。就是信號序列每一點的幅度值。由于采用了硬件方式實現幅度運算，會消耗大量的硬件資源。在這里，采用一種新的逼近算法，采用寄存器結構即可實現，首先對數據a和b分別移位處理得到絕對值，然后計算，;按照下面的框圖遞推計算a (n)并逼近真值，增加循環次數可提高數值精度。當遞歸次數n等于6時，可得到精確的幅度值，誤差為0.02dB。

2.7 視頻濾波

　　視頻濾波器在求模值之后，是一種低通濾波器，用以平均噪聲起伏，平滑顯示結果。一個較窄的視頻濾波器相當于一個平均電路，雖然它不能改變靈敏度，但能減小噪聲對被觀測信號的影響。在缺省情況下，一般設置為與分辨率相等，但在測量脈沖信號或隨機信號時，適當加大或減小視頻濾波帶寬可以更準確地觀察信號。該設計采用一階滯后濾波法來實現視頻濾波。

　　一階滯后濾波法首先選擇一個常數a=0~1，計算方式為：本次濾波結果=(1-a)*本次采樣值+a*上次濾波結果。它可以對周期性干擾具有良好的抑制作用，適用于波動頻率較高的場合，缺點就是靈敏度偏低。

2.8 檢波

　　數字系統有一個固有的問題，就是無論顯示使用多少個數據點，每個點都代表一定的頻率間隔和一定時間間隔內的數值，這個間隔稱為進程(Bucket)。檢波方式就是對每個進程所包含的子進程數據進行不同方式選取，使每個進程得到一個檢波數據輸出并顯示在屏幕上。頻譜儀常用檢波方式主要有取樣值、最大值、最小值、有效值及平均值檢波等方式，其檢波方式如圖7所示。

2.9 存儲

　　在頻譜分析應用中，由于數據量較少，存儲介質采用FPGA內部的RAM(XC5VSX35T內部RAM空間3Mb左右)即可，但在數據分析過程中，經常需要采集大數據量的信號數據，例如在TD-LTE信號分析中，經常需要用61.44MHz采樣時鐘采集10ms的IQ兩路各16位數據，數據量約為18Mb，TD-LTE-A信號分析，所以采用了基于FPGA的DDR2 SDRAM存儲方案，如MT47H128M16存儲容量為2GB。在設計時必須考慮正確的布線阻抗、傳播延遲以及信號完整性等因素，通過FPGA內的MIG等實現對DDR2的控制，根據需要選擇控制命令組合，完成簡單可靠的數據存儲。

3 結果

　　輸入信號經過上述流程處理經CPU計算顯示后，可以實現頻譜分析及矢量信號、通信制式信號解調等眾多功能，其典型測量應用示例見圖8。

4 結論

　　本中頻信號處理采用了軟件無線電的設計理念，硬件結構簡單，主要的數據處理都采用軟件模塊重構思路，應用靈活，能完成大跨度碼元速率信號的頻譜，解調等分析，只要不大于分析帶寬的信號就能夠實現處理并通過存儲計算的方式得到分析，完全滿足設計需要，在接收機領域應用廣泛，采用該設計的接收機已經投放市場并得到了市場檢驗。

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