一种无线信号检测系统技术方案

一种无线信号检测系统。本发明专利技术具有集成度高，处理速度快，执行效率高；能完成复杂的时序逻辑设计，而且编程灵活，非常适合高采样率高数据率的场合。本发明专利技术包括FPGA模块、接收调解电路模块、锁相环频率合成器、模数转换模块、FET变换模块、PC机；其结构特点是：所述FPGA模块输出控制接口连接锁相环频率合成器和模数转换模块，所述FPGA模块的另一输出端口连接FET变换模块；所述锁相环频率合成器的输出端连接接收调节电路模块，接收调节电路模块的输出连接到模数转换模块，模数转换模块的输出端再连接到FPGA模块的输入端上；所述FET变换模块的输出端连接到PC机上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信网络领域，具体地涉及一种无线信号检测系统。
技术介绍
2.4G频段处于2.400GHz-2.485GHz之间，这个频段是国际规定的免费频段，无线局域网Wi-Fi(IEEE802.11b/IEEE802.11g)，蓝牙，ZigBee等无线网络均可工作在2.4GHz频段上。随着越来越多的公司生产使用2.4GHz频段的产品，部署的设备迅速增加，共享这一频带的射频技术与协议的数目也随之增加。所以工作在此频段的各种无线设备之间难免会出现干扰，即使是设备均运行良好并且在频带调节范围内运行，该频带中设备之间发生射频干扰的机会也是相当多的。这些干扰可导致数据包丢失、功耗增加以及网络性能下降。开发一个2.4G无线信号检测系统可对ISM频段的信号进行有效的频谱分析，可为该频段的干扰与共存性分析，无线网络优化，频谱管理等提供良好的支撑。另一方面，高频信号检测系统对数据采集采样精度、采样率和处理速度等指标要求较高。传统的信号检测系统往往采用单片机或数字信号处理器作为主控单元，基于单片机的数据采集系统由于单片机本身指令周期与速度的影响，其时钟频率较低，不能满足现代信号处理系统对数据采集的实时性与同步性要求。基于数字信号处理器DSP(DigitalSignalProcessor)的数据采集系统虽然处理速度快，但受到串行指令流的限制，取样率仅能达到几MHz，仅能完成对数据流非常简单的运算，此外DSP频繁的中断会降低系统的效率。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提出一种无线信号检测系统。本专利技术具有集成度高，处理速度快，执行效率高；能完成复杂的时序逻辑设计，而且编程灵活，非常适合高采样率高数据率的场合。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术采用如下技术方案。本专利技术一种无线信号检测系统，包括FPGA模块、接收解调电路模块、锁相环频率合成器、模数转换模块、FET变换模块、PC机；其结构特点是：所述FPGA模块输出控制接口连接锁相环频率合成器和模数转换模块，所述FPGA模块的另一输出端口连接FET变换模块；所述锁相环频率合成器的输出端连接接收解调电路模块，接收解调电路模块的输出连接到模数转换模块，模数转换模块的输出端再连接到FPGA模块的输入端上；所述FET变换模块的输出端连接到PC机上。另外，所述本专利技术所述锁相环实现的频率合成器组成包括参考频率生成器、参考频率分频器、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、函数逻辑；其特征是：由所述鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、函数逻辑构成闭合环回路。作为本专利技术的一种优选方案，所述接收解调电路模块采用正交解调芯片—ADL5380；所述ADL5380覆盖400MHz～6GHz的射频范围，可提供3～4dB的典型变频增益。作为本专利技术的另一种优选方案，所述锁相环频率合成器采用芯片ADF4350，所述ADF4350内置压控振荡器(VCO)可以覆盖2200～4400MHz的频率范围，所述ADF4350提供两个射频输出端口。作为本专利技术的另一种优选方案，所述FPGA模块采用Virtex-7系列；所述环路滤波器采用带通滤波器。作为本专利技术的又一种优选方案，所述模数转换模块采用双通道AD9862芯片，所述片上集成两个12位64MSPSADC（满足上述计算结果）和两个14位128MSPSDAC。本专利技术的有益效果是。由于2.4G频段是国际规定的免费频段，所以共享这一频带的各种无线设备之间难免会出现干扰。因此本专利技术设计了一个2.4G信号检测系统，并在XilinxVirtex-7系列FPGA平台上实现，可用于无线局域网(IEEE802.11b/IEEE802.11g)，蓝牙，ZigBee等无线网络中信号的频谱分析与干扰与共存性分析。系统主要由2.4G信号的接收与解调，锁相环频率合成，双通道A/D转换，基带信号的FFT变换四个部分组成。该频段的信号的频谱分析和干扰共存性分析的重要性也日益凸显，该频段信号检测系统的设计与研发必然有着广阔的学术意义和市场意义。最后，本专利技术使用正交信号进行了实验测试，验证了系统的有效性能。所述Xilinx超高端Virtex-7系列FPGA，是业界密度最高的FPGA（多达200万55个逻辑单元），能够满足单芯片信号处理能力的要求以及新一代测试测量设备的逻辑密度、性能和I/O带宽要求。本专利技术采用Virtex-7系列FPGA平台进行开发，可达到较高的数据处理率，而且可以使系统的可扩展性大为提高。本专利技术正是通过完成信号的能量谱分析来实现检测。主要完成对2.405GHz-2.485GHz频段信号的频谱检测，将通过天线接收到的信号进行下变频处理，具体由锁相环频率合成芯片ADF4350和正交解调芯片ADL5380配合完成；然后将得到的中低频模拟信号经过A/D转换芯片AD9862变成数字信号，最终通过FPGA进行FFT处理后可得到信号的频谱图，这样就可以方便分析信号的成分，该频段的信号的频谱分析和干扰共存性分析的重要性也日益凸显，该频段信号检测系统的设计与研发必然有着广阔的学术意义和市场意义。附图说明图1是本专利技术一种无线信号检测系统整体方案框图。图2是本专利技术一种无线信号检测系统的锁相环实现的频率合成器组成框图。具体实施方式如图1所示，为本专利技术一种无线信号检测系统整体方案框图。包括FPGA模块、接收解调电路模块、锁相环频率合成器、模数转换模块、FET变换模块、PC机；其结构特点是：所述FPGA模块输出控制接口连接锁相环频率合成器和模数转换模块，所述FPGA模块的另一输出端口连接FET变换模块；所述锁相环频率合成器的输出端连接接收解调电路模块，接收解调电路模块的输出连接到模数转换模块，模数转换模块的输出端再连接到FPGA模块的输入端上；所述FET变换模块的输出端连接到PC机上。FPGA是FieldProgrammableGateArray的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。片内有大量的逻辑门和触发器，多为查找表结构，实现工艺多为SRAM，规模大，集成度高，处理速度快，执行效率高。能完成复杂的时序逻辑设计，且编程灵活，非常适合高采样率高数据率的场合。所述接收解调电路模块采用正交解调芯片—ADL5380；所述ADL5380覆盖400MHz～6GHz的射频范围，可提供3～4dB的典型变频增益，可以满足多种蜂窝和宽带无线数据系统要求；具有业界最高的动态范围以及最佳的线性指标。例如，在2500MHz时其二阶交调截点与三阶交调截点分别是31dBm和60dBm。卓越的线性指标、抑制干扰信号的超强能力与最小噪声的完美结合，使得ADL5380在复杂的现实干扰环境下能够保持最佳的接收机动态范围，对于直接变频接收机来说，这是一个重要的需求。除了高线性度，有助于使接收机前端增益需求降至最低。本专利技术所述锁相环频率合成器采用芯片ADF4350，所述ADF4350内置压控振荡器(VCO)可以覆盖2200～4400MHz的频率范围，所述ADF4350提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线信号检测系统，包括FPGA模块、接收调解电路模块、锁相环频率合成器、模数转换模块、FET变换模块、PC机；其特征在于：所述FPGA模块输出控制接口连接锁相环频率合成器和模数转换模块，所述FPGA模块的另一输出端口连接FET变换模块；所述锁相环频率合成器的输出端连接接收调节电路模块，接收调节电路模块的输出连接到模数转换模块，模数转换模块的输出端再连接到FPGA模块的输入端上；所述FET变换模块的输出端连接到PC机上。

【技术特征摘要】
1.一种无线信号检测系统，包括FPGA模块、接收调解电路模块、锁相环频率合成器、模数转换模块、FET变换模块、PC机；其特征在于：所述FPGA模块输出控制接口连接锁相环频率合成器和模数转换模块，所述FPGA模块的另一输出端口连接FET变换模块；所述锁相环频率合成器的输出端连接接收调节电路模块，接收调节电路模块的输出连接到模数转换模块，模数转换模块的输出端再连接到FPGA模块的输入端上；所述FET变换模块的输出端连接到PC机上。
2.一种无线信号检测系统的锁相环实现的频率合成器，其包括参考频率生成器、参考频率分频器、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、函数逻辑；其特征是：由所述鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、函数逻辑构成闭合环回路。
3.根据权利要求1所述的一种无线信号检测系统，其特征在于：所述接收调解电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志杰，
申请(专利权)人：何志杰，
类型：发明
国别省市：辽宁;21