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一種實(shí)時(shí)頻譜儀中幀檢波器的FPGA實(shí)現(xiàn)

2021年電子技術(shù)應(yīng)用第12期

郭靜，何鵬

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所，山東青島266555

摘要： 針對(duì)實(shí)時(shí)頻譜儀中無(wú)縫頻譜數(shù)據(jù)量巨大導(dǎo)致難以進(jìn)行傳輸和顯示的問(wèn)題，基于FPGA的FIFO資源設(shè)計(jì)了一種適用于實(shí)時(shí)頻譜儀的幀檢波器，在保留信號(hào)特征的條件下將多幀頻譜數(shù)據(jù)合并為一幀進(jìn)行傳輸與刷新。仿真與實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明該檢波器具有正峰值、負(fù)峰值、平均值和實(shí)時(shí)刷新四種檢波方式，能夠在檢波的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)分析帶寬外頻譜數(shù)據(jù)的截?cái)?。相比于傳統(tǒng)基于RAM實(shí)現(xiàn)的幀檢波器，該檢波器不需要控制RAM讀寫地址，易于實(shí)現(xiàn)，占用邏輯資源較少，已在實(shí)時(shí)頻譜儀中得到應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 實(shí)時(shí)頻譜分析儀檢波器幀檢波 FPGA

中圖分類號(hào)： TN47
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212124
中文引用格式： 郭靜，何鵬. 一種實(shí)時(shí)頻譜儀中幀檢波器的FPGA實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(12)：35-38.
英文引用格式： Guo Jing，He Peng. A realization of frame detector in real-time spectrum analyzer based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(12)：35-38.

A realization of frame detector in real-time spectrum analyzer based on FPGA

Guo Jing，He Peng

The 41st Institute of CETC，Qingdao 266555，China

Abstract： For coping with transmission and display problem caused by the huge amount of seamless spectrum data in real-time spectrum analyzer, this article designed a FIFO-based frame detector of real-time spectrum analyzer in FPGA. It combines multiple frames of spectrum data into one frame for transmission and refresh while retaining signal characteristics. By simulation and actual testing，results show that the detector has four types of detection: peak value, negative value, mean value and real-time sample value. It also can cut off the spectrum data outside the analysis bandwidth while detecting. Compared with the traditional RAM-based frame detector, the detector does not need to control RAM read and write addresses, is easy to implement, occupies less logic resources, and has been applied in real-time spectrum analyzers.

Key words : real-time spectrum analyzer；detector；frame detect；FPGA

0 引言

隨著無(wú)線電技術(shù)的快速發(fā)展，信號(hào)越來(lái)越呈現(xiàn)出復(fù)雜性、瞬變性、傳輸快、高帶寬等特點(diǎn)，對(duì)射頻信號(hào)的測(cè)試和檢測(cè)要求越來(lái)越高，信號(hào)測(cè)量分析技術(shù)的發(fā)展也面臨著很大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇^[1-3]。傳統(tǒng)的頻譜儀由于不能進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，容易導(dǎo)致突發(fā)瞬變信號(hào)的遺漏，已經(jīng)無(wú)法滿足復(fù)雜信號(hào)對(duì)頻譜分析和測(cè)試的需求。為滿足復(fù)雜電磁環(huán)境下的信號(hào)測(cè)試工作需要，實(shí)時(shí)頻譜分析儀應(yīng)運(yùn)而生并得到了快速發(fā)展^[4-5]。

實(shí)時(shí)頻譜分析儀具有無(wú)縫數(shù)據(jù)處理能力^[6-7]，實(shí)時(shí)處理FFT模塊完成時(shí)域數(shù)據(jù)到頻域數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，得到每秒數(shù)十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)數(shù)量級(jí)的頻譜幀，如此龐大的數(shù)據(jù)量不僅難以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而且更無(wú)法實(shí)時(shí)顯示^[8]，因此需要實(shí)時(shí)檢波技術(shù)來(lái)解決傳輸和刷新的瓶頸。傳統(tǒng)實(shí)時(shí)頻譜儀中的幀檢波器通常采用RAM資源進(jìn)行實(shí)現(xiàn)^[9-10]，在檢波過(guò)程中需要對(duì)RAM進(jìn)行讀、寫地址的控制，控制方法較為繁瑣且占用邏輯資源。本文提出了一種基于FPGA FIFO資源實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)檢波器，不需要控制讀寫地址，只需控制新來(lái)的頻譜數(shù)據(jù)與FIFO中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)一一比較或累加后重新寫入FIFO，實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單且占用邏輯資源較少。

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作者信息：

郭靜，何鵬

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所，山東青島266555)

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