数字信号处理——FFT

前言

有两年没写过东西了，做了两年天线相关的东西，最近换了工作，又准备开始写一点工作相关的东西了。
最近准备要做有关接收机的项目，先把相关的数字信号处理方面的内容学习一下。

项目简介

目前用的是一个基于AD9364的模块，想在此基础上实现信号源和频谱仪的基本功能。

1.硬件框图

信号接收部分主要流程如下

2.工作流程

首先实现频谱仪的功能，主要是对AD9364采样的数据进行FFT转换为频谱。
第一步，宽带扫描，主要流程如下

第二步，宽带扫描完成后，如果对捕获到的信号进行进一步分析，需要进行窄带扫描，主要是提高频谱分辨率。
我们知道FFT的分辨率是由采样率fs和FFT点数N共同决定的，Δf= N/fs，所以提高分辨率有两种方法
1.降低采样率fs，缺点：会导致采样时间变长，最高可分析频率变低；
2.增加采样点数N，缺点：会导致采样时间变长，增加FFT的计算复杂度和计算时间
我们采用的是第一种方法，具体实现不是直接改变ADC的采样率，而是对采样数据进行抽取，等效为降低fs，这样由于最高可分析频率变低，有可能会导致某些信号丢失，所以还需要增加一个DDC对信号进行下变频。
窄带扫描主要流程如下：

3.matlab仿真

3.1系统仿真框图

先用matlab对工作流程进行仿真，下图是系统仿真，外部输入端是模拟的一个DQPSK基带+随机噪声的一个组合信号，以及上位机的控制信号（包括开始采集，FFT计算参数，宽带窄带切换等命令）。输出端是采集的宽带IQ数据以及经过抽样滤波后的窄带IQ数据，分别用两个频谱仪进行观察。

3.2 DDC仿真框图

下图是系统仿真里面的DDC模块，主要包括一个DDS6.0频率发生器,一个Complex Multiplier 6.0 混频器和一个自己搭的抽取滤波模块。

这里顺便写一下DDS6.0的设置吧，我也是弄了好久才弄明白。
首先他的输出频率主要用到的有两个模式，一种是固定值输出，一种是可配置输出。
1）固定值输出在DDS模块内设置Δθ的值，这个值的计算公式如下，其中的Bθ（n）是指你设置的相位位宽Phase width，不是输出位宽output width。比如你时钟频率100MHz，如果想输出1MHz信号，计算得到Δθ的值应该是2621.44，转换成二进制大概就是101000111101。

2）如果是配置输入，就是外面输入一个ufix18_18数，这时你时钟频率100MHz，如果想输出1MHz信号，就直接输入0.01就行了。不过很奇怪的是我设置的0.01，输出的频率是-1MHz，必须要输入-0.01，才是1MHz的信号。这个原因我没找到。

3.3 仿真结果

设置输入信号频率10MHz，DDS本振频率为6MH，以下是仿真结果，第一张图是输入信号频谱，第二张图是输出窄带信号频谱，第三张图是输出宽带信号频谱。可以看出宽带信号和输入完全一样。窄带信号频谱从10M下变频到4M，信号带宽没有变化，产生了两个镜频信号。

4 硬件调试

硬件调试后面再做，目前没有时间。