一、项目完结构思
- 布景剖析
跟着信息技能的不断提高，信号丈量越来越杂乱，丈量仪器也变得越来越多，然后使得仪器的集成化成为当今丈量仪器开展的热门。NI、安捷伦、泰克等国内外企业也已经在这个方面进行研究，并且现在越来越多的以通讯类和消费类为代表的电子产品都作业在中低频段，传统的频谱剖析仪大都选用超外差法对信号进行处理，使用这种办法能够对高频率信号进行剖析和丈量，但难于完结中低频信号剖析，而现在国内外相应的剖析仪器没有老练。
本体系以MicroBlaze为中心处理芯片，将对中低频信号的频域剖析，时域剖析和体系网络剖析功用融合为一体，并可作为独立信号源，一起高载频信号经剖析解调后得出基带信号能够然后完结传统仪器的功用。
- 特征描绘
本体系依据Spartan 3E渠道，运用嵌入式技能，可独立完结中低频信号的时域剖析、频域剖析、矢量网络剖析及显现。其外围具有UART、JTAG等通讯接口，可便利与PC机及其他通讯设备链接，并可集成于高一级体系。体系内部使用高速A/D转化器及高功能MicroBlaze芯片对模拟信号进行实时收集及处理，确保了体系的高精度和高可靠性，一起体系具有友爱的人机交互界面，操作便利。
- 立异点描绘
- 体系使用信号的实时收集处理技能，可完结对DC~20MHz信号进行归纳剖析，克服了传统超差分技能难以完结低频信号剖析的局限性。
- 体系将信号发生、时域剖析、频域剖析和矢量网络剖析依据一体。
a. 信号发生
使用DDS芯片发生需求的信号，并可作为信号发生器使用。
b. 频谱剖析
对信号的频率、功率、失真及被测件的增益和噪声特性进行丈量。
c. 时域剖析
通过解调得到基带信号，确认信号的起伏、频率和调准则等参数。
d. 体系网络剖析
丈量体系幅频特性，进行传输损耗（或增益）、回波损耗和肯定功率的测验。
- 本体系依据嵌入式渠道，不只独立完结了信号的实时收集与剖析，还能够使用外围通讯接口与PC等设备衔接，可集成于高一级体系。
- 使用市场剖析
DC～20MHz的中低频信号包括科研及生发日子中的大部分使用，如移动通讯、消费电子等等，但是传统仪器比较合适处理高频信号，面向中低频的老练产品还未遍及，这类电子产品的剖析测验、保护修理成为一个很大的问题，本体系作为对中低频信号的时域、频域特性及体系网络特性进行剖析的归纳仪器能够处理这个问题，添补该范畴的使用空白，具有极高的使用价值和宽广的市场前景。
二、项目完结计划
- 体系架构图：
本体系选用MicroBlaze作为软核处理器，首先从外部端口输入信号或FPGA驱动DDS芯片发生信号，然后对信号进行前端调度，再经高速度高精度A/D转化器转化为数字信号，再由FPGA实时存储，得到待处理信号。依据键盘指令，处理器对存储数据进行相应的时域、频域或体系网络剖析，得到信号的时域、频域和体系网络特性，再将取得的信号参数由LCD显现。
- 要害模块剖析：
2.1 DDS信号发生模块
本模块选用AD9859，它内部集成了有极好带宽和窄带SFDR功能的高速10位DAC，供给14位相位失调调整，32位频率分辨率和10位起伏操控和500MSPS的DDS芯片。本模块用于发生频率小于20M的中低频信号，此信号用于体系的自校准，消除体系丈量误差和进行体系网络特性剖析。
2.2 A/D转化模块
本模块将FPGA发生的模拟信号先通过前端调度，然后送入LTC1407A-1供给了模数转化器进行转化，以14位－2个辅佐二进制值的方式输出，完全能够较好的完结对20MHz以下信号进行转化。
2.3 FPGA前端操控模块
此模块的首要功用为：
- 操控AD9959发生模拟信号并对其起伏、相位、频率进行调整。
- 操控A/D转化器将模拟信号转化为数字信号。
- 将转化后的数字信号进行实时存储。
2.4 MicroBlaze处理模块
该模块为本规划的首要模块，充分发挥MicroBlaze芯片的处理才能，完结对信号的剖析。它分为时域剖析、频域剖析、体系网络剖析三个子模块，完结对信号的归纳剖析。
2.4.1 时域剖析模块
本模块先将FPGA中的数字信号进行提取并缓存，然后依据调制信号的各项参数，对数字信号进行调，然后进行剖析比照得出信号起伏、有效值、调起伏、调频指数等典型参数。
2.4.2 频域剖析模块
本规划为添补使用范畴的空白而面向中低频信号的剖析，由AD采样量化后直接进行频域剖析，而不选用传统的超外差式混频处理。
首要算法：FFT。数据收集存储后，在FPGA芯片内部编写高效程序完结信号的FFT改换，选用基二时域抽取法FFT，N点DFT可分解为两个N/2点的DFT和如下两式的运算。
N个数据的FFT需求的复乘和复加运算次数分别为 
。当N较大时，运算量相对于DFT大大削减，优越性显着。
2.4.3 体系网络剖析模块
（1） 双端口体系网络剖析
FPGA驱动DDS芯片发生一特定频率特定起伏的信号a(t)，此信号从双端口网络的输入端输入，得到输出信号b(t)，使用频谱剖析模块取得b(t)的频谱函数B(jnw)，由于a(t)信号为已知，其频谱函数为A(jnw)，使用MicroBlaze进行处理可得双端口网络体系函数H(jnw)，然后完结双端口网络的剖析。
（2） 四端口体系网络剖析
对体系四端口网络的剖析首要是求解体系的四个参数
。由图可知，
由于
为常数，使用FPGA驱动DDS芯片发生四种特定的不同起伏、相同频率的信号输入待测体系，使用时域剖析模块丈量输出点
的电压，然后能够得到四个方程，使用这四个方程既可就得体系的S参数
，然后完结体系四端口网络的剖析。
- 软件流程如图所示
