[发明专利]基于Zynq的多通道频谱监测方法

说明书

本发明公开了一种基于Zynq的多通道频谱监测方法,所述的方法包括以下步骤：步骤一、命令控制及数据收集，步骤二、数字下变频。本发明通过高带宽监测通道，用户可大致(频率步进为Fs1/L)观察监视大的频带范围内的信号，若发现该频带内有疑似异常信号，可大致确定信号所在的信道；通过配置高精度监测通道参数可对疑似异常信道内的信号进行精度跟高(Fs2/L)的监测，从而与预期信号作对比，最终判断信号是否异常。高精度监测通道可提供比高带宽监测通道高Fs1/Fs2倍的监测精度；三个高精度监测通道效果类似，故而可提供三个高精度监测通道。

技术领域

本发明涉及频谱监测和分析技术领域，具体涉及一种基于Zynq的多通道频谱高带宽及高精度监测方法。

背景技术

频谱监测和分析是宽带数字接收机所必需具备的也是最重要的功能之一，频谱捕获时间(频谱扫描速度)和频谱分辨率是评价数字接收机的频谱分析识别的能力的两个最重要的指标；目前对于频谱监测领域，实现信号频谱监测的方法是接收中频信号并对其进行下变频处理将信号搬移到基带，将基带信号通过滤波器滤波获得I/Q信号，再对基带信号进行FFT运算(FFT长度为L)，最后提取FFT的幅频响应并显示；由于在监测过程中，要尽量监测较宽的频带，故而下变频处理时要维持较高采样率(Fs)，在对基带滤波时也要采用宽带滤波器。且传统方法在实现上采用“信号处理板+计算机”的方式，利用信号处理板上的FPGA对接收信号进行处理获得I/Q信号，再将I/Q信号送到计算机端完成后续处理。

现有技术由于受限于要进行点数较长的FFT运算时的算法复杂度以及资源占用度；在具体实现时不可能将FFT点数设置太大，从而导致频率步进(Fs/L)过大，即频谱监测的精度过小，对于需要精细监测的信道来说便无法满足应用需求；同时，现有技术在计算机中需要完成大量的运算处理，使得计算机资源消耗较大，处理速度较慢。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于Zynq的多通道频谱高带宽及高精度监测方法。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于Zynq的多通道频谱监测方法,所述的方法包括以下步骤：

步骤一、命令控制及数据收集

通过AXI总线与FPGA逻辑进行连接，通过AXI总线下发数字DDC混频所需的中心频率ω的参数、滤波器带宽参数、FFT运算参数；同时通过AXI总线收集经过FPGA处理的频谱数据，并将频谱送到显示器进行显示；

步骤二、数字下变频

根据中心频率值ω产生一对相互正交的混频信号，与接收到的信号进行混频，将信号搬移到基带，通过低通滤波器对混频信号滤波，再对其进行抽取从而降低信号的采样率。

更进一步的技术方案是还包括频谱计算步骤，所述频谱计算包括FFT运算和幅频计算；先对经过DDC处理的数据进行FFT运算，然后再通过幅频计算提取FFT数据的幅度信息。

更进一步的技术方案是步骤一中所述将频谱送到显示器进行显示是：通过显示程序将ARM收集的数据通过HDMI发送到显示器进行显示。

本发明同时保持一路高采样率(Fs1)三路较低采样率(Fs2，Fs3，Fs4)可同时满足高宽带监测和高精度监测的应用需求。且采用Zynq架构实现；由于Zynq同时集成了FPGA和ARM资源相当于传统的“信号处理板+计算机”，具备高速并行处理能力以及高效的进程调度能力。现将所有的数字信号处理部分都放到FPGA中完成而非ARM完成，因FPGA的并行处理能力，最大程度上提升了对数据流的处理能力，降低了ARM处理器的资源消耗，使得其可以完成后续的显示任务。采用Zynq架构可对多路信号进行实时并行处理，并将处理数据在终端进行显示，从而可同时实现一路高宽带信号粗略监测和多个窄带信号的高精度监测。