【摘 要】
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频谱分析技术是信号处理的基础,它广泛应用于现代通信、雷达、自动控制、图像与语音处理、特别是现代电子对抗与信号侦察等领域,是信号检测与分析的前提。数字荧光技术（Digital Phosphor Technology,DPX）是频谱分析技术的一项重大革新,它通过长时间地统计待测信号频谱来获取信号细节,是分析突发、同频等难检信号的有力工具。然而,DPX技术需要大量硬件资源来实现,在宽带高分辨率分析中该问
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频谱分析技术是信号处理的基础,它广泛应用于现代通信、雷达、自动控制、图像与语音处理、特别是现代电子对抗与信号侦察等领域,是信号检测与分析的前提。数字荧光技术（Digital Phosphor Technology,DPX）是频谱分析技术的一项重大革新,它通过长时间地统计待测信号频谱来获取信号细节,是分析突发、同频等难检信号的有力工具。然而,DPX技术需要大量硬件资源来实现,在宽带高分辨率分析中该问题尤为突出。因此,如何缩减DPX实现所需的硬件资源,以及基于DPX的信号检测技术具有重要的应用和研究价值。本文在对传统DPX算法与实现结构做详细分析的基础上,提出了一种基于对待测信号在数字荧光谱图像中出现位置估计的低复杂度DPX算法。算法通过只在信号可能出现位置上进行位图统计的方式,缩小频点统计区域,达到降低存储空间使用的目的。经详细分析测试,对载噪比低于40d B的待测信号,低复杂度DPX算法可在得到与传统DPX算法完全一致结果的前提下,保持时间复杂度不变,将空间复杂度减半,有效降低了算法的硬件实现压力。之后本文设计实现了一套基于低复杂度DPX的实时频谱分析系统,依靠模块复用与乒乓操作,不仅将实现所需存储资源降低了至传统方法的54.8%,还将实现所需的查找表与触发器数量分别降低至58.5%和56.0%。用多种信号源对系统进行测试后,系统中频谱显示与数字荧光谱显示功能均符合设计预期。最后本文分析了传统频谱分析系统中触发式信号检测方法的局限性,提出了基于形态学的顶帽变换双门限多信号检测算法,并将其与压缩数字荧光谱图像为二维频谱的位图降维方法结合,应用于低复杂DPX系统输出的位图中间结果与数字荧光谱图像,能够实现对待测频段中载噪比高于5d B的连续信号与突发信号的区分与检测。该技术经过详细仿真验证,在主流频谱分析系统中具有广泛的适用性。
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