基于FET1052-C核心板，實(shí)現(xiàn)專業(yè)無(wú)線頻譜分析儀方案
無(wú)線頻譜分析儀
2019-11-09 14:31:00
無(wú)線頻譜分析儀方案
頻譜分析儀是信號(hào)頻域分析的重要工具，能提供時(shí)域觀測(cè)中所不能看到的獨(dú)特信號(hào)，如正弦波的頻譜純度、非正弦波的頻譜、諧波失真等。簡(jiǎn)單來說，就是它可以檢測(cè)周圍是否存在無(wú)線通信信號(hào)，如2G/3G/4G/WIFI/NBIOT通信信號(hào)或者145MHz/435MHz對(duì)講機(jī)VU段通信信號(hào)，人們可以使用頻譜分析儀測(cè)試對(duì)講機(jī)各項(xiàng)參數(shù)，或者監(jiān)測(cè)未知無(wú)線高頻信號(hào)，確保通信安全，在民用無(wú)線通信領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。
傳統(tǒng)的頻譜分析儀的體積相對(duì)較大，且質(zhì)量較重，工作的時(shí)候需要接入220V電源，只能放在桌子上檢測(cè)，使用起來較為不便捷。而近年來，隨著嵌入式軟硬件系統(tǒng)的發(fā)展， 無(wú)線頻譜分析儀開始走小型路線，現(xiàn)在很多的便攜式無(wú)線頻譜分析儀， 使用的鋰電池供電，可以做到 跟手機(jī)一樣大小，可以很方便地用手拿起來檢測(cè)。
雖然在便攜性上面好了許多，但是圖像顯示的效果、AD采樣的頻率以及實(shí)時(shí)性分析上面還是略微有些差，直到i.MX RT1052的推出，使得這幾點(diǎn)的改善成為了可能。
i.MX RT1052 MCU， 搭載Cortex-M7內(nèi)核，主頻達(dá)528MHz，性能強(qiáng)勁，對(duì)于 混合信號(hào)處理方面的項(xiàng)目來說非常適合，非常適合用做專業(yè)的無(wú)線頻譜分析儀。并且憑借如此強(qiáng)大的性能和如此豐富的外設(shè)，還可以在頻譜分析儀的基礎(chǔ)上擴(kuò)展許多創(chuàng)意性的功能，如 U段無(wú)線對(duì)講機(jī)， 聲音錄制分析系統(tǒng)等。
飛凌FET1052-C核心板，搭載豐富的接口，可驅(qū)動(dòng)各種與頻譜分析有關(guān)的外設(shè)：
1、搭載專業(yè)硬件ADC接口，可達(dá)到專業(yè)頻譜分析儀的ADC速率和精度要求；
2、搭載高速硬件SPI接口，可用于驅(qū)動(dòng)SPI接口的頻率信號(hào)模塊ADF4351等；
3、搭載高速RGB液晶屏接口，可以搭建美觀的圖形界面。
1、ADC接口連接ADF4351等頻率發(fā)生與處理模塊，該模塊有兩個(gè)天線，其中一個(gè)發(fā)射天線（TX）用于發(fā)出特定頻率的信號(hào)，另一個(gè)接收天線（RX）用于接收TX天線發(fā)出的特定頻率的信號(hào)與模塊周圍空中的信號(hào)（包括環(huán)境白噪音），并進(jìn)行混合，將頻率信號(hào)依次送入放大器和低通濾波器中進(jìn)行信號(hào)放大和濾波，最終轉(zhuǎn)為電壓模擬信號(hào)。模擬信號(hào)進(jìn)入飛凌的FET1052-C核心板的高速ADC接口，接收到電壓-時(shí)間關(guān)系（U-t）的模擬信號(hào)后，通過FFT（快速傅立葉變換）轉(zhuǎn)為信號(hào)強(qiáng)度（S）隨頻率變化的數(shù)字信號(hào)關(guān)系（S-f），S-f用圖表方式顯示出來就是頻分圖譜，簡(jiǎn)稱頻譜。隨時(shí)間變化的時(shí)分動(dòng)態(tài)頻譜就可以描繪環(huán)境中的信號(hào)源強(qiáng)度大小，可探測(cè)環(huán)境的低頻對(duì)講機(jī)、GSM、CDMA、4G、WIFI、NBIOT等信號(hào)源。
2、LCD接口驅(qū)動(dòng)液晶彩屏，帶觸摸，顯示圖形圖像時(shí)使用SRAM內(nèi)存顆粒用作顯示緩存，顯示屏主要作用是為了顯示信號(hào)強(qiáng)度-頻率的數(shù)字信號(hào)（S-f）折線圖，也就是頻譜圖，該界面除了折線頻譜圖以外，還帶有別的虛擬按鈕，如調(diào)節(jié)掃描頻率帶寬（SPAN），設(shè)置頻率起始/結(jié)束/中心值（START/STOP/CENT），標(biāo)記最高值（PEAK），全頻段掃描（FULL），標(biāo)記特定頻率（MARKER），設(shè)置掃描的時(shí)間間隔（DELAY），每點(diǎn)擊一個(gè)按鈕，都彈出相應(yīng)的菜單進(jìn)行特定的操作，如點(diǎn)擊掃描頻率帶寬虛擬按鈕，則彈出數(shù)字九宮格用于帶寬值的輸入。
3、通過麥克風(fēng)接口接入麥克風(fēng)，對(duì)錄入聲音進(jìn)行頻譜分析，將分析結(jié)果顯示于液晶彩屏上，并將聲音信息保存到FLASH中，并可通過Phone接口播放聲音。
4、通過以太網(wǎng)接口連接電腦，與電腦端上位機(jī)程序進(jìn)行TCP通信，可通過程序進(jìn)行頻譜的頻率設(shè)置、帶寬設(shè)置、時(shí)間間隔設(shè)置等各項(xiàng)控制設(shè)置。
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