基于多DSP互联技术的频谱监测仪研究

2014-04-07 13:53:31来源: ofweek
    随着微波技术的广泛发展,空间和地面电磁环境越来越复杂,无线电频谱资源作为公共资源的一种,需要频谱管理部门进行有效的分配和监控。设计了一种频谱监测分析仪,提出了系统的硬件方案与软件方案,研究了几种主要技术,经仿真,该频谱监测系统具有高分辨率、高速度搜索、高速存储及处理的特点,应用前景广泛。

  0 引言

  随着微波技术的广泛发展,空间和地面电磁环境越来越复杂,无线电频谱资源作为公共资源的一种,需要频谱管理部门进行有效的分配和监控。特别是在频带日益拥挤、自然和人为干扰日益增大的情况下,频谱监测系统有必要进行监测,检测存在的干扰,以便采取措施将影响降至最低,确保频谱资源得到合理的利用。

  电磁频谱监测分析仪是应对当前电磁信号频谱检测挑战,兼备高分辨率和高搜索速度的检测设备。频率分辨率的提高意味着幅度检测灵敏度和频率分辨能力双提升、因此其高分辨率、高速扫描的特点意味着在电磁信号检测领域拥有强大的检测效率。本系统采取了基于FPGA,DDR2 内存卡和多DSP 的信号高速存储及处理,多模式多窗口信号检测,多域信号分析的技术路线,是一台性能很高、功能较为强大的电磁信号检测分析仪器,有着传统检测仪器无法比拟的优点和广泛用途。

  1 系统硬件方案

  频谱监测分析仪系统组成包括了超外差信号接收,强大的中频信号采集处理系统,以及内嵌计算机系统这三大主要部分。超外差信号接收包括射频通道、微波驱动、本振合成,信号经过三次变频,变频到采样中频,中频采集处理系统基于软件无线电设计思想,包括中频电路、数字中频及存储单元、多DSP并行信号处理。内嵌计算机操作系统为Windows XP,是整机软件的载体,并可配置外接设备。整机原理框图如图1所示。

基于多DSP互联技术的频谱监测仪研究

  2 系统软件设计

  2.1 平台和开发环境

  本系统拟采用测试仪器行业主流的Wintel架构搭建控制平台,主控制器采用高性能CoreDuo 双核处理器,选用Windows XP 作为软件运行平台,充分满足用户的使用习惯以及数据资源共享的需要;整机软件开发环境采用了VS2005 集成开发环境,并利用VisualSourceSafe进行团队化开发管理。

  2.2 数据处理模块设计

  数据处理模块主要是对信号进行采集,然后将数据送入计算机。数据处理模块的核心工作就是把所要采集的信号进行量化和采集。该模块的详细软件设计如图2所示。

基于多DSP互联技术的频谱监测仪研究

  2.3 用户接口和界面设计

  本系统设计了扫描检测和多域分析(内含调制识别)两种主要的测量功能,对于每种测试功能,均可在操作界面固定位置激活参数测试向导,并通过下拉式菜单、快捷按钮、传统菜单和众多的对话框实现和用户的友好交互,用户可以定制参数测试方法后储存为参数测试解决方案,后续使用时可以直接调用该解决方案,实现一键化测试、测试参数报表方式灵活可选,以便更加贴近不同需求。

  2.4 控制和数据传输接口设计

  在本系统中,数据采集与传送速率高达几十兆字节/秒,要求整机具备USB、LAN、GPIB、并口、串口等各种通信协议,支持1 024×768的TFT显示及LVDS接口,支持可配置的打印方案,支持海量/移动存储设备,需要实现对数字中频模块、模拟电路模块、专用外设以及通用外设的控制,这其中有高速处理器件,海量存储器件,部分功能I/O中使用慢速或者串行器件,如果采用单一制式的总线进行接口设计显然是不合理的,这里采用的是PCI、USB、自定义仪器控制总线相结合的复合总线形式。

    3 系统主要技术的实现

  3.1 高速数据采集PCB设计技术

  一个理论上完善的系统设计,在实现时很难达到理论设计的要求,这是因为实际存在的各种干扰都对电路有影响,而且还要处理好地线排布、电源去耦、信号传输线的反射等实际问题。下面是针对这些问题本项目采用的一些设计技巧:避免走线的直拐角,尽可能地用45°走线或弧线;尽可能少用过孔,因为每一个过孔都是一个阻抗不连续点;尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线。>电源线>信号线;信号间的串扰对相邻平行走线的长度和走线间距极其敏感,因此相邻走线层的信号线的总体走线方向一般要互相垂直,在同一走线层上尽量使高速信号线与其他平行信号线间距拉大,平行长度缩小;在优化布局的基础上,尽量缩短高速信号的长度,控制信号组延迟的一致性是布线时的重要任务;不用桩线,因为任何桩线都是噪声源,如果桩线短,可在传输线的末端端接就可以了,如果桩线长,会以主传输线为源,长生很大的反射,使问题复杂化。

[1] [2]

关键字:互联技术  频谱监测仪  数据采集

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0407/article_9046.html
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