专利名称：自适应数字混频正交本振信号频率控制字的获取方法
技术领域：
本发明涉及对数字信号进行解调的本振信号频率控制字的自适应获取方法，特别适用于在应用商业数字信号处理模块对同步辐射光源储存环上束流信号进行混频解调处理时使用。
背景技术：
同步辐射光源储存环上的四纽扣电极探头耦合出的信号经过射频前端的增益与滤波之后，输出的信号是中心频率约为500MHz，带宽约为20M左右的高频窄带信号。对部分填充模式信号进行欠采样之后的信号频谱如附
图1。图中圆圈处为信号的中心频率4，旁边的峰是储存环部分填充产生的回旋频率f；谐振峰，各谱线之间的间距为回旋频率。若为全注入模式，探头耦合出的信号不存在回旋频率的谐振谱。以上海光源为例，其可以满填充 720个电子束团，当全部填充时为全注入模式，否则就是部分填充模式。由图1可知，欠采样之后的储存环束流信号类似于使用频率为f；的信号对频率为 fo的信号进行幅度调制得到。为获取包括回旋频率f；信号在内的低速率位置信号，需要对欠采样之后的信号进行下变频处理。因此需要使用数字本振信号对欠采样后的信号进行混频解调，将信号中心频率搬移到基带，实现下变频。其实现方法如图2。下变频之后信号频谱如图3。可见，中心频率已经搬移到基带，滤除高频信号后就可得到下变频之后的基带信号(即前述低速率位置信号)，其中滤除掉基带1/2回旋频率带宽以上的信号。数字混频本振精度的好坏直接影响到束流位置信号处理的精度。成熟的专用商业数字束流位置信号处理器(DBPM，Digital Beam Position Monitor)采用数控振荡器(NCO， Numerically Controlled Oscillator)产生正交本振信号。但首先要求需要接入机器时钟，其次要有NC0。对于普通的商业数字信号处理板来说，一般只有一个时钟输入接口，同时内置一个NC0。用户可选择使用外部输入时钟或内置NCO时钟为A/D采样时钟，同时也是 FPGA(Field ProgrammableGate Array)芯片进行信号处理的全局时钟。它没有类似DBPM 利用机器时钟产生采样时钟与混频本振的硬件条件，只能由用户知道信号中心频率的情况下预先设定，因此混频正交本振信号的产生缺乏灵活性，影响了普通商业数字信号处理板在束流位置测量上的应用。数字混频正交本振信号的产生采用直接数字合成(DDS，Direct DigitalSynthesizers)的方法，如图4所示。图中所示频率控制字Δ θ经过相位累加器进
行累加，然后截断输入正余弦查找表，获得输出信号频率
权利要求
1.一种自适应数字混频正交本振信号频率控制字的获取方法，其特征在于，包括以下步骤对输入信号进行采样；对采样后的信号进行N点FFT运算，其中N = 2m，m是正整数；获取所述N点FFT运算的结果的幅度值；获取所述幅度值的最大值的对应位置；将所述最大值的对应位置转换成二进制值，并在所述二进制值后补0以满足相位累加器的位数要求，从而得到频率控制字。
2.如权利要求1所述的自适应数字混频正交本振信号频率控制字的获取方法，其特征在于，所述N点FFT运算的结果包括实数部分real和虚数部分imag。
3.如权利要求2所述的自适应数字混频正交本振信号频率控制字的获取方法，其特征在于，采用CORDIC算法对所述实数部分real和虚数部分real进行^似/2+/腦g2运算从而获取所述幅度值。
4.如权利要求3所述的自适应数字混频正交本振信号频率控制字的获取方法，其特征在于，对所述幅度值在N/2点内求最大值的对应位置。
5.如权利要求4所述的自适应数字混频正交本振信号频率控制字的获取方法，其特征在于，根据所述最大值的对应位置获取输入信号的中心频率。
6.如权利要求5所述的自适应数字混频正交本振信号频率控制字的获取方法，其特征在于，所述步骤都是在FPGA中实现。
全文摘要
本发明涉及一种自适应数字混频正交本振信号频率控制字的获取方法，包括以下步骤对输入信号进行采样；对采样后的信号进行N点FFT运算，其中N＝2m，m是正整数；获取所述N点FFT运算的结果的幅度值；获取所述幅度值的最大值的对应位置；将所述最大值的对应位置转换成二进制值，并在所述二进制值后补0以满足相位累加器的位数要求，从而得到频率控制字。本发明克服了商业数字信号处理板在加速器束流位置信号处理中的应用局限，提高了使用的灵活性。
文档编号H03L7/099GK102299712SQ201110071198
公开日2011年12月28日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者冷用斌, 赖龙伟, 韩扣兄 申请人:中国科学院上海应用物理研究所