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2.6 求模

　　数字中频信号经下变频分解为正交的I和Q路，经滤波处理过后，信号序列的每一点分别对应I路和Q路的两个值a和b。就是信号序列每一点的幅度值。由于采用了硬件方式实现幅度运算，会消耗大量的硬件资源。在这里，采用一种新的逼近算法，采用寄存器结构即可实现，首先对数据a和b分别移位处理得到绝对值，然后计算，;按照下面的框图递推计算a (n)并逼近真值，增加循环次数可提高数值精度。当递归次数n等于6时，可得到精确的幅度值，误差为0.02dB。

2.7 视频滤波

　　视频滤波器在求模值之后，是一种低通滤波器，用以平均噪声起伏，平滑显示结果。一个较窄的视频滤波器相当于一个平均电路，虽然它不能改变灵敏度，但能减小噪声对被观测信号的影响。在缺省情况下，一般设置为与分辨率相等，但在测量脉冲信号或随机信号时，适当加大或减小视频滤波带宽可以更准确地观察信号。该设计采用一阶滞后滤波法来实现视频滤波。

　　一阶滞后滤波法首先选择一个常数a=0~1，计算方式为：本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果。它可以对周期性干扰具有良好的抑制作用，适用于波动频率较高的场合，缺点就是灵敏度偏低。

2.8 检波

　　数字系统有一个固有的问题，就是无论显示使用多少个数据点，每个点都代表一定的频率间隔和一定时间间隔内的数值，这个间隔称为进程(Bucket)。检波方式就是对每个进程所包含的子进程数据进行不同方式选取，使每个进程得到一个检波数据输出并显示在屏幕上。频谱仪常用检波方式主要有取样值、最大值、最小值、有效值及平均值检波等方式，其检波方式如图7所示。

2.9 存储

　　在频谱分析应用中，由于数据量较少，存储介质采用FPGA内部的RAM(XC5VSX35T内部RAM空间3Mb左右)即可，但在数据分析过程中，经常需要采集大数据量的信号数据，例如在TD-LTE信号分析中，经常需要用61.44MHz采样时钟采集10ms的IQ两路各16位数据，数据量约为18Mb，TD-LTE-A信号分析，所以采用了基于FPGA的DDR2 SDRAM存储方案，如MT47H128M16存储容量为2GB。在设计时必须考虑正确的布线阻抗、传播延迟以及信号完整性等因素，通过FPGA内的MIG等实现对DDR2的控制，根据需要选择控制命令组合，完成简单可靠的数据存储。

3 结果

　　输入信号经过上述流程处理经CPU计算显示后，可以实现频谱分析及矢量信号、通信制式信号解调等众多功能，其典型测量应用示例见图8。

4 结论

　　本中频信号处理采用了软件无线电的设计理念，硬件结构简单，主要的数据处理都采用软件模块重构思路，应用灵活，能完成大跨度码元速率信号的频谱，解调等分析，只要不大于分析带宽的信号就能够实现处理并通过存储计算的方式得到分析，完全满足设计需要，在接收机领域应用广泛，采用该设计的接收机已经投放市场并得到了市场检验。

参考文献：

　　[1] 杨小牛，楼才义，徐建良.软件无线电技术及应用[M].北京：北京理工大学出版社，2010

　　[2] 丁玉华，高西全. 数字信号处理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2000

　　[3] 陈爽. 高性能频谱分析仪中频信号处理技术研究[J].合肥工业大学，2007

　　[4] 张黎明. 高性能数字接收机FPGA设计[J].电子产品世界：2013.5：40-42

　　[5] 陈旻,刘平.频谱分析仪检波方式的分析与研究[J].现代电子技术：2010.1(312)：97-102

关键词： 数字中频 软件无线电 AD FPGA 分析仪 201505