数字荧光实时频谱分析设备的设计实现

现代电子侦察需要对一段时间内的频谱态势有整体把握,数字荧光技术(DPX)是近年来应用于实时频谱分析中的一项创新性技术,该技术将一定时间段内的频谱态势通过图像直观的显示出来,可以大大提高对信号的捕获和观察能力。为将DPX技术应用到实时频谱分析设备,研究了DPX技术的基本原理,设计了系统的整体结构和数据流程,并制作了系统的硬件设备。为实现高分辨DPX图像的显示,提出了一种基于RGB三原色的伪彩色编码方法——二进制数取位法(take bit from binary number,TBFBN)。实际应用表明,应用DPX技术的实时频谱分析设备能够满足电子侦察的需要,同时采用本文的伪彩色编码方法能够增强DPX图像显示效果,提高了对信号的观察和分辨能力。

实时频谱态势图的生成和伪彩色显示编码方法

现代电子侦察需要对一段时间内的频谱态势有整体把握,数字荧光技术(DPX)是近年来应用于实时频谱分析中的一项创新性技术。该技术将一定时间段内的频谱态势通过图像直观的显示出来,可以大大提高对信号的捕获和观察能力。本文设计了一个DPX应用系统,输入信号经过采样和FFT运算后变换到频域,在大约100ms时间内进行65,535次FFI运算,生成的频谱经过积累后生成DPX图像,生成的三维图像其x、y、z轴分别对应频率、幅度和命中次数。为将DPX图像彩色显示出来需要进行伪彩色编码,传统伪彩色编码只对应256色灰度图像,为充分利用DPX信息,本文提出了一种基于RGB三原色的新的伪彩色编码方法——二进制数取位法(take bit from binary number,TBFBN),该疗法能够对0-65535区间的每一个值进行编码,克服传统伪彩色编码方法仅利用256级数值进行编码的不足。实际应用表明,应用DPX技术可以实现频谱态势的直观显示,同时采用本文的伪彩色编码方法能够增强DPX图像显示效果,提高对信号的观察和分辨能力。

实时频谱分析技术在雷达信号侦察中的应用

复杂电磁环境下,信号侦察系统需要宽带的信号采集和处理能力、高截获概率和快速准确的分析能力。数字化雷达侦察宽带接收机中采用实时频谱分析技术可以提高设备对信号的捕获能力和观察能力,是一种非常有应用前景的新技术。本文首先研究了实时频谱分析技术的基本原理及其两个关键技术——频率模板匹配技术和数字荧光技术,然后提出了经过频率模板匹配处理后基于数字荧光技术生成的频谱积累图进行信号检测的处理方法,并定性分析了在接收频段上存在单信号、双信号及多信号等不同情况下该方法的处理性能。对双信号和多信号情况,根据信号位置按照分离、交叉和包含三种情况进行了分析。最后给出了相应的仿真验证,假定频段上存在三个宽带信号,其中一个信号在频率模板的模板区,另外两个信号不在,对3种能分离的情况在5dB、10dB、15dB、20dB的不同信噪比下各作了100次试验,并对试验结果进行了分析。仿真结果表明,采用文中提出的处理方法,能够有效的分析处理在同一时间段内存在的多个不同信号,从而提高了雷达侦察接收机的性能。

基于SoC FPGA的数字荧光算法实现

数字荧光技术给电子工程师提供了一个全新的视角,相较于传统方法,它能够有效地减少波形观测的死区时间。由于波形捕获率得到极大提升,一些偶发的信号也更容易被捕获到。本文以SoC FPGA为平台构建了三维波形,并在片上系统上实现了整体设计。系统使用FPGA实现数字荧光核心算法,并通过片上总线与硬核ARM CPU构成片上系统,最后,在ARM上加载Qt界面实现波形显示和用户交互。经过测试,系统波形捕获率可以达到50000wfms/s以上,并能直观地观察到传统测量方法中难以看到的突发信号。

基于Intel集成性能基元的数字荧光频谱分析技术的软件加速实现

实时频谱分析广泛应用在电子侦察、信号捕获和监测等领域。实现了一套基于x86平台的软件化实时频谱分析系统。在Intel+Windows的通用PC机上,用C/C++编程实现数字下变频、快速傅里叶变换和数字荧光技术等关键算法,并利用Intel集成性能基元对算法进行加速,最后调用MATLAB的可视化引擎实时显示200×2 048点高分辨率荧光频谱图。系统处理速度为每秒60兆个采样点,瞬时带宽30 MHz～2 k Hz,频谱分辨率15 k Hz～1 Hz,荧光图刷新速度25帧/s。该系统为实时频谱分析提供了一套简单有效的解决方法。