專利名稱：一種中頻數(shù)字化的頻譜分析儀及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種頻譜分析儀，尤其涉及一種中頻數(shù)字化的頻譜儀分析儀。
背景技術(shù)：
頻譜儀按對信號分析處理方法分為模擬式頻譜儀、數(shù)字式頻譜儀、模擬/數(shù)字混合式頻譜儀。模擬式頻譜儀是以掃描式為基礎(chǔ)構(gòu)成，采用濾波器或混頻器將被分析信號中各頻率分量逐一分離，再配合后續(xù)的檢波得到信號的頻譜，所有早期的頻譜儀幾乎都屬于模擬濾波式或超外差結(jié)構(gòu)，并被沿用至今。中頻電路全部采用模擬器件，因而精度低、一致性差、體積大，且其性能隨溫度變化，受環(huán)境影響較大，當(dāng)溫度、濕度變化時(shí)，整機(jī)的性能下降嚴(yán)重，也難以滿足進(jìn)一步減少體積和功耗的要求。單純的數(shù)字式頻譜儀是非掃描式，以數(shù)字濾波器或FFT變換為基礎(chǔ)構(gòu)成，精度高、性能靈活，但受到數(shù)字系統(tǒng)工作頻率的限制，一般用于低頻段的實(shí)時(shí)分析，達(dá)不到寬頻帶高精度頻譜分析。而模擬與數(shù)字相結(jié)合的頻譜儀，兼顧了兩者的優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)在的主流頻譜儀技術(shù)。在具有數(shù)字中頻系統(tǒng)的頻譜儀中，已經(jīng)檢索到的一種實(shí)現(xiàn)方案(專利申請?zhí)?00910243898. 4，申請公布號CN102109555A)雖然實(shí)現(xiàn)了中頻數(shù)字化，但是其實(shí)現(xiàn)方式較為復(fù)雜，靈活性不夠，且技術(shù)指標(biāo)相對不高。

發(fā)明內(nèi)容
所要解決的技術(shù)問題針對以上問題本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，靈活性強(qiáng)，技術(shù)指標(biāo)較高的中頻數(shù)字化的頻譜儀分析儀。技術(shù)方案針對以上不足本發(fā)明提供了一種中頻數(shù)字化的頻譜分析儀，其特征在于包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)字下變頻器、抽取濾波器、數(shù)字檢波器、視頻濾波器、存儲器、顯示器和控制器；
模擬中頻信號輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，數(shù)字下變頻器產(chǎn)生正交的兩路信號，并同模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣輸出的信號進(jìn)行混頻，得到同相信號I_data和正交信號Q_data，抽取濾波器的輸出連接至數(shù)字檢波器；數(shù)字檢波器的輸出連接至視頻濾波器；視頻濾波器的輸出連接至存儲器；存儲器的輸出連接至顯示器；控制器進(jìn)行整體控制；
相信號I_data和正交信號Q_data分別通過抽取濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)速率轉(zhuǎn)換和濾波，通過數(shù)字檢波器進(jìn)行數(shù)字檢波，通過視頻濾波器進(jìn)行視頻濾波后得到輸入信號的頻譜。所述抽取濾波器包括CIC濾波器、HB濾波器、FIR濾波器；CIC濾波器的輸出連接至HB濾波器；HB濾波器的輸出連接至FIR濾波器；相信號I_data和正交信號Q_data輸入CIC濾波器，經(jīng)過HB濾波器后由FIR濾波器輸出基帶信號。所述頻譜的分辨率帶寬IHf 3MHz。所述頻譜的形狀因子小于5:l，60dB/3dB帶寬比。所述頻譜的平均噪聲電平優(yōu)于_148dBm。一種中頻數(shù)字化的頻譜分析方法，其特征在于包括以下步驟第一步數(shù)字下變頻器產(chǎn)生正交的兩路信號；并同模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣輸出的信號進(jìn)行混頻，得到同相/[目號I_data和正交/[目號Q_data ;
第二步同相信號I_data和正交信號Q_data通過數(shù)字抽取濾波濾除信號中的高頻分量并通過數(shù)據(jù)抽取將數(shù)據(jù)速率降低，通過數(shù)字檢波器進(jìn)行數(shù)字檢波，通過視頻濾波器進(jìn)行視頻濾波后得到輸入信號的頻譜。有益效果本發(fā)明方案結(jié)構(gòu)較為靈活，具有可擴(kuò)展性。本發(fā)明中的數(shù)字下變頻器、抽取濾波器、數(shù)字檢波器、視頻濾波器和存儲器等均是基于現(xiàn)場可編程門陣列來實(shí)現(xiàn)，可以適應(yīng)不同的系統(tǒng)的要求，采用靈活的結(jié)構(gòu)滿足不同的需要，提高了系統(tǒng)的適用性及可擴(kuò)展性。本發(fā)明采用的硬件結(jié)構(gòu)非常簡單，所以需要采購和裝配的元器件很少，同時(shí)生產(chǎn)、調(diào)試和維護(hù)的成本較低，且調(diào)試和維護(hù)都很輕松。本發(fā)明具有較高性能指標(biāo)。本方案實(shí)現(xiàn)了 IHz的分辨率帶寬和優(yōu)于-148dBm的平均噪聲電平。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖2為抽取濾波器的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。如圖I所示，一種中頻數(shù)字化的頻譜分析儀，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)字下變頻器、抽取濾波器、數(shù)字檢波器、視頻濾波器、存儲器、顯示器和控制器；
模擬中頻信號輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，數(shù)字下變頻器產(chǎn)生正交的兩路信號，并同模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣輸出的信號進(jìn)行混頻，得到同相信號I_data和正交信號Q_data，抽取濾波器的輸出連接至數(shù)字檢波器；數(shù)字檢波器的輸出連接至視頻濾波器；視頻濾波器的輸出連接至存儲器；存儲器的輸出連接至顯示器；控制器進(jìn)行整體控制；
相信號I_data和正交信號Q_data分別通過抽取濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)速率轉(zhuǎn)換和濾波，通過數(shù)字檢波器進(jìn)行數(shù)字檢波，通過視頻濾波器進(jìn)行視頻濾波后得到輸入信號的頻譜。如圖2所示，所述抽取濾波器包括CIC濾波器、HB濾波器、FIR濾波器；CIC濾波器的輸出連接至HB濾波器；HB濾波器的輸出連接至FIR濾波器；相信號I_data和正交信號Q_data輸入CIC濾波器，經(jīng)過HB濾波器后由FIR濾波器輸出基帶信號。一種中頻數(shù)字化的頻譜分析方法，包括以下步驟
第一步數(shù)字下變頻器產(chǎn)生正交的兩路信號；并同模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣輸出的信號進(jìn)行混頻，得到同相/[目號I_data和正交/[目號Q_data ;
第二步同相信號I_data和正交信號Q_data通過數(shù)字抽取濾波濾除信號中的高頻分量并通過數(shù)據(jù)抽取將數(shù)據(jù)速率降低，通過數(shù)字檢波器進(jìn)行數(shù)字檢波，通過視頻濾波器進(jìn)行視頻濾波后得到輸入信號的頻譜。各個(gè)功能模塊的同步關(guān)系和相關(guān)參數(shù)的配置由控制器完成。本發(fā)明的中頻數(shù)字化的頻譜分析儀，主要指標(biāo)如下分辨率帶寬1Hz 3MHz (1-3-10步進(jìn)，誤差5%)
形狀因子:小于5:l(60dB/3dB帶寬比)
平均噪聲電平優(yōu)于_148dBm。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不限制于本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種中頻數(shù)字化的頻譜分析儀，其特征在于包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)字下變頻器、 抽取濾波器、數(shù)字檢波器、視頻濾波器、存儲器、顯示器和控制器； 模擬中頻信號輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，數(shù)字下變頻器產(chǎn)生正交的兩路信號，并同模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣輸出的信號進(jìn)行混頻，得到同相信號I_data和正交信號Q_data，抽取濾波器的輸出連接至數(shù)字檢波器；數(shù)字檢波器的輸出連接至視頻濾波器；視頻濾波器的輸出連接至存儲器；存儲器的輸出連接至顯示器；控制器進(jìn)行整體控制； 相信號I_data和正交信號Q_data分別通過抽取濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)速率轉(zhuǎn)換和濾波，通過數(shù)字檢波器進(jìn)行數(shù)字檢波，通過視頻濾波器進(jìn)行視頻濾波后得到輸入信號的頻譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中頻數(shù)字化的頻譜分析儀，其特征在于所述抽取濾波器包括CIC濾波器、HB濾波器、FIR濾波器；CIC濾波器的輸出連接至HB濾波器；HB濾波器的輸出連接至FIR濾波器；相信號I_data和正交信號Q_data輸入CIC濾波器，經(jīng)過HB濾波器后由FIR濾波器輸出基帶信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中頻數(shù)字化的頻譜分析儀，其特征在于所述頻譜的分辨率帶寬1Hz 3MHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中頻數(shù)字化的頻譜分析儀，其特征在于所述頻譜的形狀因子小于5:l，60dB/3dB帶寬比。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中頻數(shù)字化的頻譜分析儀，其特征在于所述頻譜的平均噪聲電平優(yōu)于_148dBm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中頻數(shù)字化的頻譜分析方法，其特征在于包括以下步驟 第一步數(shù)字下變頻器產(chǎn)生正交的兩路信號；并同模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣輸出的信號進(jìn)行混頻，得到同相/[目號I_data和正交/[目號Q_data ; 第二步同相信號I_data和正交信號Q_data通過數(shù)字抽取濾波濾除信號中的高頻分量并通過數(shù)據(jù)抽取將數(shù)據(jù)速率降低，通過數(shù)字檢波器進(jìn)行數(shù)字檢波，通過視頻濾波器進(jìn)行視頻濾波后得到輸入信號的頻譜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中頻數(shù)字化的頻譜分析儀，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)字下變頻器、抽取濾波器、數(shù)字檢波器、視頻濾波器、存儲器、顯示器和控制器；模擬中頻信號輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，數(shù)字下變頻器產(chǎn)生正交的兩路信號，并同模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣輸出的信號進(jìn)行混頻，得到同相信號I_data和正交信號Q_data，抽取濾波器的輸出連接至數(shù)字檢波器；數(shù)字檢波器的輸出連接至視頻濾波器；視頻濾波器的輸出連接至存儲器；存儲器的輸出連接至顯示器；控制器進(jìn)行整體控制；相信號I_data和正交信號Q_data分別通過抽取濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)速率轉(zhuǎn)換和濾波，通過數(shù)字檢波器進(jìn)行數(shù)字檢波，通過視頻濾波器進(jìn)行視頻濾波后得到輸入信號的頻譜。
文檔編號G01R23/165GK102928665SQ201210428649
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者鐘景華, 蒲正將 申請人:南京國睿安泰信科技股份有限公司