基于FET1052-C核心板,實現專業無線頻譜分析儀方案

原創 作者 無線頻譜分析儀 2019-11-09 14:31:00 無線頻譜分析儀方案

頻譜分析儀是信號頻域分析的重要工具,能提供時域觀測中所不能看到的獨特信號,如正弦波的頻譜純度、非正弦波的頻譜、諧波失真等。簡單來說,就是它可以檢測周圍是否存在無線通信信號,如2G/3G/4G/WIFI/NBIOT通信信號或者145MHz/435MHz對講機VU段通信信號,人們可以使用頻譜分析儀測試對講機各項參數,或者監測未知無線高頻信號,確保通信安全,在民用無線通信領域發揮關鍵作用。

傳統的頻譜分析儀的體積相對較大,且質量較重,工作的時候需要接入220V電源,只能放在桌子上檢測,使用起來較為不便捷。而近年來,隨著嵌入式軟硬件系統的發展, 無線頻譜分析儀開始走小型路線,現在很多的便攜式無線頻譜分析儀, 使用的鋰電池供電,可以做到 跟手機一樣大小,可以很方便地用手拿起來檢測。


雖然在便攜性上面好了許多,但是圖像顯示的效果、AD采樣的頻率以及實時性分析上面還是略微有些差,直到i.MX RT1052的推出,使得這幾點的改善成為了可能。

i.MX RT1052 MCU, 搭載Cortex-M7內核,主頻達528MHz,性能強勁,對于 混合信號處理方面的項目來說非常適合,非常適合用做專業的無線頻譜分析儀。并且憑借如此強大的性能和如此豐富的外設,還可以在頻譜分析儀的基礎上擴展許多創意性的功能,如 U段無線對講機 聲音錄制分析系統等。

飛凌FET1052-C核心板,搭載豐富的接口,可驅動各種與頻譜分析有關的外設:

1、搭載專業硬件ADC接口,可達到專業頻譜分析儀的ADC速率和精度要求;

2、搭載高速硬件SPI接口,可用于驅動SPI接口的頻率信號模塊ADF4351等;

3、搭載高速RGB液晶屏接口,可以搭建美觀的圖形界面。


方案實現

1、ADC接口連接ADF4351等頻率發生與處理模塊,該模塊有兩個天線,其中一個發射天線(TX)用于發出特定頻率的信號,另一個接收天線(RX)用于接收TX天線發出的特定頻率的信號與模塊周圍空中的信號(包括環境白噪音),并進行混合,將頻率信號依次送入放大器和低通濾波器中進行信號放大和濾波,最終轉為電壓模擬信號。模擬信號進入飛凌的FET1052-C核心板的高速ADC接口,接收到電壓-時間關系(U-t)的模擬信號后,通過FFT(快速傅立葉變換)轉為信號強度(S)隨頻率變化的數字信號關系(S-f),S-f用圖表方式顯示出來就是頻分圖譜,簡稱頻譜。隨時間變化的時分動態頻譜就可以描繪環境中的信號源強度大小,可探測環境的低頻對講機、GSM、CDMA、4G、WIFI、NBIOT等信號源。

2、LCD接口驅動液晶彩屏,帶觸摸,顯示圖形圖像時使用SRAM內存顆粒用作顯示緩存,顯示屏主要作用是為了顯示信號強度-頻率的數字信號(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,如調節掃描頻率帶寬(SPAN),設置頻率起始/結束/中心值(START/STOP/CENT),標記最高值(PEAK),全頻段掃描(FULL),標記特定頻率(MARKER),設置掃描的時間間隔(DELAY),每點擊一個按鈕,都彈出相應的菜單進行特定的操作,如點擊掃描頻率帶寬虛擬按鈕,則彈出數字九宮格用于帶寬值的輸入。

3、通過麥克風接口接入麥克風,對錄入聲音進行頻譜分析,將分析結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、通過以太網接口連接電腦,與電腦端上位機程序進行TCP通信,可通過程序進行頻譜的頻率設置、帶寬設置、時間間隔設置等各項控制設置。



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