自適應數字混頻正交本振信號頻率控制字的獲取方法
2023-07-10 11:04:01 2
專利名稱：自適應數字混頻正交本振信號頻率控制字的獲取方法
技術領域：
本發明涉及對數位訊號進行解調的本振信號頻率控制字的自適應獲取方法，特別適用於在應用商業數位訊號處理模塊對同步輻射光源儲存環上束流信號進行混頻解調處理時使用。
背景技術：
同步輻射光源儲存環上的四紐扣電極探頭耦合出的信號經過射頻前端的增益與濾波之後，輸出的信號是中心頻率約為500MHz，帶寬約為20M左右的高頻窄帶信號。對部分填充模式信號進行欠採樣之後的信號頻譜如附
圖1。圖中圓圈處為信號的中心頻率4，旁邊的峰是儲存環部分填充產生的迴旋頻率f；諧振峰，各譜線之間的間距為迴旋頻率。若為全注入模式，探頭耦合出的信號不存在迴旋頻率的諧振譜。以上海光源為例，其可以滿填充 720個電子束團，當全部填充時為全注入模式，否則就是部分填充模式。由圖1可知，欠採樣之後的儲存環束流信號類似於使用頻率為f；的信號對頻率為 fo的信號進行幅度調製得到。為獲取包括迴旋頻率f；信號在內的低速率位置信號，需要對欠採樣之後的信號進行下變頻處理。因此需要使用數字本振信號對欠採樣後的信號進行混頻解調，將信號中心頻率搬移到基帶，實現下變頻。其實現方法如圖2。下變頻之後信號頻譜如圖3。可見，中心頻率已經搬移到基帶，濾除高頻信號後就可得到下變頻之後的基帶信號(即前述低速率位置信號)，其中濾除掉基帶1/2迴旋頻率帶寬以上的信號。數字混頻本振精度的好壞直接影響到束流位置信號處理的精度。成熟的專用商業數字束流位置信號處理器(DBPM，Digital Beam Position Monitor)採用數控振蕩器(NCO， Numerically Controlled Oscillator)產生正交本振信號。但首先要求需要接入機器時鐘，其次要有NC0。對於普通的商業數位訊號處理板來說，一般只有一個時鐘輸入接口，同時內置一個NC0。用戶可選擇使用外部輸入時鐘或內置NCO時鐘為A/D採樣時鐘，同時也是 FPGA(Field ProgrammableGate Array)晶片進行信號處理的全局時鐘。它沒有類似DBPM 利用機器時鐘產生採樣時鐘與混頻本振的硬體條件，只能由用戶知道信號中心頻率的情況下預先設定，因此混頻正交本振信號的產生缺乏靈活性，影響了普通商業數位訊號處理板在束流位置測量上的應用。數字混頻正交本振信號的產生採用直接數字合成(DDS，Direct DigitalSynthesizers)的方法，如圖4所示。圖中所示頻率控制字Δ θ經過相位累加器進
行累加，然後截斷輸入正餘弦查找表，獲得輸出信號頻率
權利要求
1.一種自適應數字混頻正交本振信號頻率控制字的獲取方法，其特徵在於，包括以下步驟對輸入信號進行採樣；對採樣後的信號進行N點FFT運算，其中N = 2m，m是正整數；獲取所述N點FFT運算的結果的幅度值；獲取所述幅度值的最大值的對應位置；將所述最大值的對應位置轉換成二進位值，並在所述二進位值後補0以滿足相位累加器的位數要求，從而得到頻率控制字。
2.如權利要求1所述的自適應數字混頻正交本振信號頻率控制字的獲取方法，其特徵在於，所述N點FFT運算的結果包括實數部分real和虛數部分imag。
3.如權利要求2所述的自適應數字混頻正交本振信號頻率控制字的獲取方法，其特徵在於，採用CORDIC算法對所述實數部分real和虛數部分real進行^似/2+/腦g2運算從而獲取所述幅度值。
4.如權利要求3所述的自適應數字混頻正交本振信號頻率控制字的獲取方法，其特徵在於，對所述幅度值在N/2點內求最大值的對應位置。
5.如權利要求4所述的自適應數字混頻正交本振信號頻率控制字的獲取方法，其特徵在於，根據所述最大值的對應位置獲取輸入信號的中心頻率。
6.如權利要求5所述的自適應數字混頻正交本振信號頻率控制字的獲取方法，其特徵在於，所述步驟都是在FPGA中實現。
全文摘要
本發明涉及一種自適應數字混頻正交本振信號頻率控制字的獲取方法，包括以下步驟對輸入信號進行採樣；對採樣後的信號進行N點FFT運算，其中N＝2m，m是正整數；獲取所述N點FFT運算的結果的幅度值；獲取所述幅度值的最大值的對應位置；將所述最大值的對應位置轉換成二進位值，並在所述二進位值後補0以滿足相位累加器的位數要求，從而得到頻率控制字。本發明克服了商業數位訊號處理板在加速器束流位置信號處理中的應用局限，提高了使用的靈活性。
文檔編號H03L7/099GK102299712SQ201110071198
公開日2011年12月28日 申請日期2011年3月23日 優先權日2011年3月23日
發明者冷用斌, 賴龍偉, 韓扣兄 申請人:中國科學院上海應用物理研究所