宽带实时频谱分析应用

坤驰科技为航天某单位研发宽带实时频谱处理系统，该系统一持交流耦合宽带信号输入，具有12bit分辨率、2通道和5GSPS采样率的指标。板载FPGA具备实时信号处理能力，可以进行大数据量的实时信号处理，配备宽带实时频谱分析功能，频率范围10MHz~8GHz，实时频谱分析带宽500MHz；具备外部参考时钟输入以及外部触发输入及触发输出接口。这些特性使QT7012+QT7125+成为无线电监测、宽带频谱感知、无线通信测试测量仪表等应用领域进行信号采集和分析的理想工具。  

主要规格：

1. 最大支持2通道同步采集；
2. 5GSPS采样率；
3. 12bit转换精度；
4. 全功率模拟带宽（-3 dB）：8GHz
5. 直流耦合，50欧姆输入阻抗；
6. 输入量程：0.8Vpp（典型值）；
7. 板载4GB DDR4存储器；
8. 支持外部参考时钟输入：10MHz(典型值)，0dBm~ +10dBm
9. 支持外部触发输入和输出：3.3V LVCMOS或LVTTL；
10. PCI Express 3.0 x8数据传输接口，传输带宽可达5.8GB/s；
11. FPGA支持定制信号处理算法逻辑开发。

宽带频谱分析及平滑滤波功能

1. 实时带宽：500MHz@750Msps(IQ)；
2. 时域加窗：矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗
3. FFT点数：1024/2048/4096/8192/16384；
4. FFT输出：频域IQ幅度值、频域IQ功率dB值；
5. 支持平滑滤波：
6. 原始采样数据相邻两样点累加平均；
7. 原始采样数据相邻四样点累加平均；

宽带频谱分析示例

    输入单音信号中心频率为1511MHz，信号功率为0dBm，FFT点数为16384点，窗函数为矩形窗，NCO频率为1500MHz。频谱分析结果如下图所示：

图2 矩形窗频谱分析图

  输入单音信号中心频率为1511MHz，信号功率为0dBm，FFT点数为16384点，窗函数为汉宁窗。NCO频率为1500MHz。频谱分析结果如下图所示：

图3 汉宁窗频谱分析图

原始信号平滑滤波采集示例

    输入单音信号中心频率为100MHz，信号功率为0dBm，采样率5Gsps，原始信号采集。信号时域如下图所示：

图4 5Gsps采样率信号时域图

    输入单音信号中心频率为100MHz，信号功率为0dBm，相邻两样点平滑滤波后采样率2.5Gsps。信号时域如下图所示：

图5 平滑滤波后2.5Gsps采样率信号时域图

    输入单音信号中心频率为100MHz，信号功率为0dBm，相邻四样点平滑滤波后采样率1.25Gsps。信号时域如下图所示：

图6 平滑滤波后1.25Gsps采样率信号时域图

系统框图

图7 系统框图