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随着宽带无线通信技术的飞速发展,各种电子信号的信号频率范围越来越高,载波传输频率也越来越高,突发性和复杂性也在增加。基于传统频谱分析技术的测试设备已经难以应对高带宽、高精度、实时性、多突发等检测挑战。本文基于全数字中频处理技术,设计并实现了一种具有高带宽信号采样,实时数据处理的数字中频处理模块。论文首先论述了全数字中频处理技术,分析并探讨了宽带信号采样定理、数字下变频技术、重载系数匹配滤波器设计,重叠帧技术、快速傅里叶变换理论等。在此基础上,结合设计指标要求,设计了应用于实时频谱分析与调制域处理的中频处理模块。1.关于模拟信号高速采样模块,包括采样时钟逻辑设计、抗混叠滤波器设计和ADC采样数据接收逻辑设计。首先基于带通采样定理设计一种带通滤波器,然后在FPGA内部对ADC采样时钟进行配置,并对数字化的中频信号进行接收、处理与传递。2.针对不同信号测试需求,基于数字下变频技术,实现把信号从中频搬到零频;基于滤波降采样技术,在保证数据不失真的前提下,设计了具有可变抽取率的抽取滤波结构,获得满足不同分析带宽的多速率信号。3.双FIFO帧重叠方法。重叠帧技术是实时频谱分析中的关键技术之一,论文设计了基于双FIFO的固定重叠率重叠方法。基带信号经过加窗,即与时域窗函数系数相乘,以数据帧的格式送到实时FFT中进行频谱分析处理。4.幅相计算逻辑设计。实时FFT处理技术是实时频谱分析的核心技术,论文首先介绍了快速傅里叶变换理论,设计并采用FFT流水线结构,实现对数据实时处理,利用CORDIC算法得到信号的幅相信息。5.根据项目设计要求,本文设计了可重载系数的匹配滤波器,对调制信号进行抽取、匹配滤波,使信道信噪比最大化,实现对信号的调制域预处理。在MODELSIM逻辑功能仿真基础上,论文对上述设计的各个部分进行了硬件平台功能测试,对理论值和实际值进行对比分析,验证了所设计的宽带频谱分析中频处理模块以及匹配滤波器模块的各个功能基本满足指标需求。