1.5GHz频谱分析仪中频与显控模块硬件设计

摘要

在现代电子测量仪器中,频谱分析仪被广泛应用于电子通信、科研生产、航空航天、应用教学等诸多领域。随着数字处理技术与嵌入式应用的快速发展,频谱分析仪也在朝着数字化、小型化、智能化发展。
　　论文设计了一种基于ARM+FPGA+DSP结构的1.5GHz频谱分析仪中频硬件平台,包括由FPGA和DSP组成的数字中频处理模块设计、以ARM为主控处理器的嵌入式显控模块设计。
　　数字中频处理模块设计主要由信号调理及采样通道设计、数字中频电路设计、数字中频接口逻辑电路设计以及板级电源设计组成。板级电源为中频硬件平台提供稳定高效的电源电路;由射频输出的固定中频信号需要经过增益放大、抗混叠滤波等信号调理后,量化为数字中频信号;逻辑处理单元 FPGA和协处理器 DSP通过数据接口逻辑电路协同工作,共同完成被测信号的频谱/解调信息获取、整机的命令解析;最后,逻辑处理单元 FPGA通过频谱数据及命令接口逻辑电路,实现中频模块与显控模块之间的数据及命令通信。
　　显控模块设计主要包括频谱数据及命令缓冲驱动设计、频谱分析仪显示单元电路设计以及多种仪器外设接口电路设计。显控模块嵌入式平台采用了Win CE操作系统,该操作系统下的应用程序通过频谱数据及命令接口驱动的设计,实现对中频模块的数据及命令的读写访问。仪器测量信息的实时显示采用了标准显示与扩展显示接口两种显示方式,其中标准显示为LCD液晶屏显示,扩展显示则通过显示刷新缓存电路的设计,实现了VGA显示接口。除此之外,显控模块还实现了频谱分析仪的全部仪器接口,包括网口、串行接口、USB接口等等。
　　论文通过对频谱分析仪中频模块的两个功能模块硬件电路设计测试和整机性能测试,验证了本课题论文设计方案的正确性,论文设计的硬件电路性能指标达到了设计预期。

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第一章 前言

1.1论文研究背景及意义

1.2 频谱分析仪及相关技术发展现状

1.3 论文研究内容及结构

第二章1.5GHz频谱分析仪中频与显控模块方案分析

2.1数字中频外差式频谱分析仪工作原理

2.2 1.5GHz频谱分析仪中频模块方案

2.3 1.5GHz频谱分析仪显控模块方案

2.4 本章小结

第三章1.5GHz频谱分析仪中频模块硬件设计

3.1信号调理及采样通道设计

3.2数字中频电路设计

3.3数字中频模块接口逻辑电路

3.4板级电源设计

3.5本章小结

第四章1.5GHz频谱分析仪显控模块硬件设计

4.1主控单元电路

4.2 频谱数据及命令缓冲驱动设计

4.3频谱分析仪显示单元电路

4.4其他电路

4.5本章小结

第五章 调试与测试结果分析

5.1系统测试平台介绍

5.2 电源电路测试

5.3 中频模块测试

5.4显控模块测试

5.5整机测试

5.6本章小结

第六章 结束语

致谢

参考文献

附录一 数字中频板

附录二 部分源代码

攻读硕士期间取得的成果