專利名稱：使用頻譜分析儀的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用頻譜分析儀的測量方法，更詳細(xì)地說，涉及一種用來設(shè)置頻譜分析儀輸入電平(參考電平)的方法、一種用來測量輸入信號的載波功率的方法和一種用來測量到相鄰信道的亂真(spurious)功率或泄漏功率的方法。
在一種常規(guī)的使用頻譜分析儀的測量方法中，需要設(shè)置輸入電平，即頻譜分析儀的參考電平，從而可執(zhí)行適當(dāng)?shù)臏y量。對于這種設(shè)置，該頻譜分析儀被保持在一種掃描狀態(tài)，并且在輸入級中調(diào)整可變衰減器，來觀察在顯示器上所顯示的測量電平，以將二次諧波維持在不變狀態(tài)。即，通過這種調(diào)整操作，由第一級變頻裝置所產(chǎn)生的二次失真可被忽略，并且在第一級變頻裝置中的輸入信號維持在不失真狀態(tài)。
在測量到相鄰信道中的亂真功率或泄漏功率的情況下，首先測量輸入信號的載波功率。在載波功率的測量中，載波功率由所謂的采樣檢測器得到，其中頻率分析器的測量中心頻率與該輸入信號的載波頻率相匹配，并且通過所設(shè)置的掃描速率確定的、在該顯示器屏幕頻率軸上的指示被采樣，以根據(jù)在該頻率處的每一采樣值計算功率。
在此之后，在該頻譜分析儀保持為頻率掃描模式的狀態(tài)下，搜索亂真信號以測量亂真功率?；蛘?，根據(jù)在頻率掃描模式中的輸入信號，測量所規(guī)定的到相鄰信道的泄漏功率。
所測量的到相鄰信道的亂真功率或泄漏功率被轉(zhuǎn)換為如上所述所得到的相對于載波功率的相對值。檢驗到相鄰信道的該亂真功率或泄漏功率的相對值是否小于預(yù)定值，以判斷該測量結(jié)果的優(yōu)或劣。
如上所述，在已有技術(shù)中，操作員通過將頻譜分析儀的參考電平設(shè)置為例如最小值，來觀察二次失真功率，并且此后手動變化該參考電平，直至它的二次失真功率變?yōu)楣潭ㄖ?不變化狀態(tài))，并且將二次失真功率為固定的參考電平用作適當(dāng)?shù)膮⒖茧娖?，即輸入電平。因此存在的問題是，為了設(shè)置適當(dāng)?shù)膮⒖茧娖剑枰L的時間和大的工作負(fù)荷。
另外，在已有技術(shù)中，如上所述，通過采樣檢測器來測量載波功率。在該采樣檢測器中，因為該采樣值具有相對較寬的分散(dispersion)，所以進(jìn)行多次掃描操作以得到該采樣值的平均值，并且該平均值被用作載波功率的測量值。
但是，因為在采樣檢測器中，如前所述在顯示器中所顯示的采樣數(shù)據(jù)被使用，即，利用檢波器檢測對數(shù)放大器的輸出，并且使用該被檢測的輸出的采樣數(shù)據(jù)，所以為了避免對數(shù)放大器和檢波器的誤差的影響，載波功率是通過對多次掃描操作結(jié)果取平均值而得到的。如上所述，在已有技術(shù)中，因為必須進(jìn)行多次掃描操作，所以在測量載波功率中，存在需要長的時間和大的工作負(fù)荷的缺點。
本發(fā)明的目的是提供一種使用頻率分析器的測量方法，其中該頻譜分析儀的參考電平可以自動地被設(shè)置。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種使用頻譜分析儀的測量方法，其中輸入信號的載波功率可在短的時間內(nèi)被準(zhǔn)確地測量，而不需多次掃描操作。
根據(jù)本發(fā)明，在該頻譜分析儀中用來頻率選擇的變頻裝置的輸出被分支，被分支的輸出被轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，進(jìn)行檢測以查看用來將該被分支輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的AD轉(zhuǎn)換裝置是否溢出，如果AD轉(zhuǎn)換裝置溢出，則頻譜分析儀的第一級電平調(diào)整裝置被調(diào)整以防止出現(xiàn)溢出。這樣，參考電平被自動地設(shè)置。
另外，在該電平調(diào)整裝置的調(diào)整之后，用于頻率選擇的變頻裝置的輸出電平以比第一級電平調(diào)整裝置的調(diào)整單位要小的單位而被調(diào)整，使得該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的峰值落入AD轉(zhuǎn)換裝置的滿刻度中的預(yù)定范圍內(nèi)，即，使得AD轉(zhuǎn)換裝置的輸入電平總是在該AD轉(zhuǎn)換裝置的適當(dāng)輸入電平范圍內(nèi)。
在載波功率的測量中，由用于頻率選擇的變頻裝置所選擇的頻譜分析儀的測量中心頻率被置為輸入信號的載波頻率，并且停止測量頻率的掃描，該輸入信號的載波功率由該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而計算。
或者，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被調(diào)制，并且根據(jù)該調(diào)制數(shù)據(jù)，對于對輸入信號所預(yù)定的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的采樣來計算載波功率。
在測量中心頻率被置為輸入信號的載波頻率的狀態(tài)下掃描測量頻率，以測量到相鄰信道的亂真功率或泄漏功率。
對應(yīng)于輸入信號的標(biāo)準(zhǔn)化模板根據(jù)該載波功率而被顯示，并且由掃描該測量頻率所測量的頻譜與該模板相重疊地被顯示。
附圖的簡要說明

圖1的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的測量方法的第一實施例的頻譜分析儀的具體例子；圖2的流程圖示出了自動設(shè)置圖1所示的頻譜分析儀的參考電平的處理過程的一個例子；圖3示出了模板和測量頻譜重疊顯示的一個例子；圖4的框圖示出了應(yīng)用本發(fā)明的測量方法的第二實施例的頻譜分析儀的一個具體例子。
下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的測量方法。
圖1的框圖示出了應(yīng)用本發(fā)明的測量方法的第一實施例的頻譜分析儀的具體例子。該頻譜分析儀包括用來調(diào)整從輸入端11所提供的輸入信號的電平的可變衰減器12，用于頻率選擇的變頻器(后面簡稱為變頻器)13，其輸入信號的電平由可變衰減器12調(diào)整，掃描振蕩器14用來向變頻器13提供本地信號，和可變增益放大器15，其輸入信號的頻率由掃描振蕩器14所提供的本地信號所變換。
可變衰減器12作為第一級電平調(diào)整裝置。第一級變頻器13包括用來將輸入信號與來自掃描振蕩器14的本地信號相混頻、以產(chǎn)生具有在輸入信號和本地信號之間的相加頻率或相差頻率的信號的混頻器16，和用來通過混頻器16的輸出信號的預(yù)定差(或和)頻段分量的帶通濾波器(RBPF)17。通過帶通濾波器17的差(或和)頻信號被提供給可變增益放大器15。該可變增益放大器15起中間級電平調(diào)整裝置的功能。
可變增益放大器15的輸出被提供給對數(shù)放大器18，并且由對數(shù)放大器18來壓縮/放大該輸出的電平范圍。由對數(shù)放大器18放大的輸出被檢波器19檢波，并且檢波器19的檢波輸出通過視頻帶通濾波器(VBPF)21提供給顯示器22。
當(dāng)通過諸如鍵盤等的輸入裝置23將測量頻段、測量帶寬、掃描速率、測量模式和參考電平等輸入到CPU(中央處理單元)24并將其設(shè)置在其中時，響應(yīng)于這些數(shù)據(jù)的輸入，CPU 24根據(jù)程序執(zhí)行處理，以控制例如掃描信號發(fā)生器25，掃描振蕩器14的振蕩頻率由掃描信號產(chǎn)生器25產(chǎn)生的掃描信號控制。此外，顯示器22由該掃描信號所控制而在顯示器22中顯示該輸入信號的頻譜。
當(dāng)頻譜分析儀的參考電平由輸入裝置23設(shè)置時，CPU 24相應(yīng)地控制可變衰減器12和可變增益放大器15，以壓縮或展寬該輸入信號電平的動態(tài)范圍。另外，雖然圖1中未示出，但該可變增益放大器15的輸出通常被一次或多次地變頻，并且隨后提供給對數(shù)放大器18。另外，還可存在該視頻帶通濾波器21的輸出被轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并存儲在存儲器中，隨后該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被提供給顯示器22以在其上顯示的情況。上述構(gòu)成與常規(guī)頻譜分析儀是相同的。
在應(yīng)用本發(fā)明的測量方法的圖1所示的頻譜分析儀中，可變增益放大器15的輸出被分支，并由AD(模-數(shù))轉(zhuǎn)換器31轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在這種情況下，為了使被分支輸出的頻率具有可由AD轉(zhuǎn)換器31所轉(zhuǎn)換的頻率，即為了使得分支輸出的頻率小于AD轉(zhuǎn)換器31的采樣頻率的1/2頻率，則該頻譜分析儀應(yīng)這樣來構(gòu)成，即來自可變增益放大器15的分支輸出如果需要的話通過半固定增益放大器32提供給變頻器33，在這里利用來自本地振蕩器34的本地信號對分支輸出進(jìn)行變頻，并且隨后將被變頻的輸出信號提供給AD轉(zhuǎn)換器31。變頻器33包括用來將來自半固定增益放大器32的輸出信號與來自本地振蕩器34的本地信號相混合以將該輸出信號轉(zhuǎn)換為具有該輸出信號和本地信號的差或和頻率的信號的混頻器33b，和用來通過該混頻器的輸出信號的預(yù)定低頻分量的低通濾波器33a。另外，低通濾波器33a禁止具有等于或高于AD轉(zhuǎn)換器31的采樣頻率的1/2的頻率分量輸入到AD轉(zhuǎn)換器31中。
來自AD轉(zhuǎn)換器31的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)一旦被存儲在存儲器35中，則由DSP(數(shù)字信號處理器)36來處理該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
首先由DSP 36執(zhí)行參考電平的設(shè)置處理，即適當(dāng)設(shè)置輸入信號的動態(tài)范圍。例如，如圖2所示，在初始化中，第一級可變衰減器12的衰減量ATT被置為0dB(ATT=0dB)，可變增益放大器15的增益G被置為該控制范圍的中間點GM，測量中心頻率被置為輸入信號的載波頻率fc，掃描寬度(span)被置為0(零)，而N(設(shè)置次數(shù))被置為1(步驟S1)。另外，還能夠通過執(zhí)行頻率掃描得到輸入信號，并能夠得到峰值電平，并且隨后自動獲得該輸入信號的載波頻率。
在該初始化之后，輸入信號被輸入AD轉(zhuǎn)換器31，并且從AD轉(zhuǎn)換器31輸出的數(shù)字信號被存儲在存儲器35中(步驟S2)。在存儲器35中存儲的數(shù)字信號被讀出，并且檢驗該AD轉(zhuǎn)換器31是否溢出(步驟S3)。如果AD轉(zhuǎn)換器31溢出(是)，則將該溢出通知CPU 24(步驟S4)。在步驟S4中，CPU 24將衰減量ATT置為預(yù)定值，即，例如，20dB(ATT=20dB)，這是將20dB加到初始設(shè)置值0dB所得的值，并且該處理返回到步驟S2。因此，進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器31的輸入信號具有從原始輸入電平衰減20dB的電平值。
在步驟S3，如果AD轉(zhuǎn)換器未溢出(否)，則檢驗所獲取的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的峰值是否是在AD轉(zhuǎn)換器31的滿刻度的預(yù)定的適當(dāng)范圍之內(nèi)，即，例如在AD轉(zhuǎn)換器31的滿刻度的85％-65％的范圍之內(nèi)(步驟S5)。如果該峰值未在該預(yù)定范圍內(nèi)(否)，則N遞增1(步驟S6)，并且隨后檢驗N是否變?yōu)轭A(yù)定值，例如10(步驟S7)。如果N不是10(否)，則計算為了使得該信號電平在該預(yù)定的范圍內(nèi)，該信號電平將應(yīng)增加/減少多少dB(步驟S8)。然后，將計算結(jié)果通知CPU 24(步驟S9)。在步驟S9中，CPU 24將該計算結(jié)果加到可變增益放大器15的增益G的控制范圍的中點值GM，或從可變增益放大器15的增益G的控制范圍的中點值GM中減去該計算結(jié)果，并且隨后處理返回到步驟S2。
在步驟S5中，如果該峰值是在預(yù)定范圍內(nèi)(是)，則CPU 24被通知參考值已被設(shè)置并且處理結(jié)束(步驟S10)。在步驟S7，如果N變?yōu)轭A(yù)定值(是)，則CPU 24被通知該N已變?yōu)轭A(yù)定值(步驟S11)。在步驟S11中，CPU輸出指示參考電平未適當(dāng)設(shè)置的錯誤指示，并且處理結(jié)束。
另外，如上所述，即使該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的峰值被判斷為是在AD轉(zhuǎn)換器31的滿刻度之內(nèi)，輸入信號電平也可能有時在頻率轉(zhuǎn)換器13中被失真。峰值系數(shù)(crest factor)(信號峰值與功率之比)根據(jù)諸如GSM(Global System for Mobilecommunication，移動通信特別研究組)、DECT(Digital Enhanced cordlessTelecommunications，數(shù)字增強無繩電話)、CDMA(Code Division MulipleAccess，碼分多址)之類的通信模式而大致地確定。因此，對于每一通信模式來調(diào)整半固定增益放大器32的增益，從而當(dāng)具有適當(dāng)電平的信號被輸入到變頻器13中時，AD轉(zhuǎn)換器31的輸入為最佳(該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的峰值是在AD轉(zhuǎn)換器31的滿刻度的85％-65％的范圍內(nèi))。
另外，如果輸入信號是脈沖串波(burst wave)時，決定送入存儲器35中的數(shù)據(jù)長度，使得該脈沖串波的整個長度送入存儲器35中。例如，在GSM的情況中，因為0.57ms的脈沖串信號在4.165ms之內(nèi)，所以在4.165ms的周期內(nèi)獲得的輸入信號中檢測脈沖串波的峰值。在DECT的情況中，輸入信號在10ms的周期內(nèi)獲得。在連續(xù)波的情況中，輸入信號在預(yù)定的時間長度內(nèi)獲得。
在參考電平如上所述被設(shè)置之后，例如執(zhí)行該輸入信號的載波功率的測量。這里，假定在該參考電平被設(shè)置的狀態(tài)下，進(jìn)入存儲器35的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)為n，每一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值為Di(i=1,2,…,n)，可變衰減器12的衰減量置為ATT(dB)，可變增益放大器15的增益置為G(dB)，在可變衰減器12及可變增益放大器15設(shè)置的值的量和衰減及增益的實際值的量之間的差(校正值)為CAL(如有必要通過在先校準(zhǔn)和再次校準(zhǔn)而得到)，載波Pc由下式來計算Pc=10log(Σi=1nDi2n)+ATT+G+CAL]]>另外，半固定放大器32的增益包括在CAL中。
可變衰減器12可以10dB為單位變化。該可變增益放大器的增益的可變單位要足夠小于可變衰減器12的可變單位。即使當(dāng)輸入電平小于0dB時，ATT也可能有時被固定為10dB。在這種情況下，在圖2的步驟1的初始化中，ATT被置為ATT=10dB。
在某些通信模式中已規(guī)定了測量方法。在這種情況中，根據(jù)規(guī)定的測量方法來測量載波功率。例如，在GSM情況中，利用DSP 36，從由存儲器35中讀出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中提取和解調(diào)脈沖串部分。隨后從解調(diào)數(shù)據(jù)中檢測同步字。然后使用該同步字前面的62位-148位的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)部分(稱之為有效部分)計算該載波功率。這種處理在標(biāo)準(zhǔn)中被規(guī)定。
在DECT的輸入數(shù)據(jù)的情況中，利用具有從同步字的前端位置開始的脈沖串長度的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來計算該載波功率。在PDC(個人數(shù)字蜂窩)中，計算一幀的平均功率，并且該平均功率乘以20/6.25以得到用于脈沖串ON持續(xù)期間的載波功率。
在測量到相鄰信道的亂真功率或泄漏功率的情況中，所測量的載波功率Pc被通知給CPU 24，這里該載波功率Pc被作為頻譜分析儀的參考電平而被設(shè)置，并且在掃描模式中測量輸入信號。該測量的輸出，即圖1中所示的視頻波段濾波器21的輸出被提供給顯示器22，在這里例如圖3中所示的曲線41的波形被顯示出來。換句話說，顯示指出了最普通的頻譜指示。
在圖3的例子中，標(biāo)準(zhǔn)模板42被顯示，并且根據(jù)測量功率Pc覆蓋在曲線41上。在GSM的情況中，當(dāng)該載波功率Pc等于或大于43dBm時，在與載波頻率fc相隔±100kHz的頻率處輸入信號功率為0.5dBc，在相隔±200kHz的頻率處輸入信號功率為-30dBc，在相隔±250kHz的頻率處為-33dBc，在相隔±400kHz的頻率處為-60dBc，而相隔±600-1200kHz的頻率處為-70dBc。由直線將這些點相連成而繪制的曲線是如圖3所示的標(biāo)準(zhǔn)模板的曲線42。
如果如圖所示測量的頻譜功率曲線41是在模板42的內(nèi)側(cè)(下側(cè))，則在其到相鄰信道的亂真功率和泄漏功率方面，該輸入信號被確定為優(yōu)。如果該被測量頻譜功率曲線41具有模板42的部分或外面部分，則在其到相鄰信道的亂真功率和泄漏功率方面，該輸入信號被確定為劣。
除了如上所述將測量頻譜值與模板相比較之外，在預(yù)定頻率處的到相鄰信道的亂真功率和/或泄漏功率被測量，并且該測量值和載波功率Pc可以用數(shù)字來顯示?；蛘撸€可以顯示在每一測量值和載波功率Pc之間的差。在這種情況中，還可以顯示是否每一差值滿足該標(biāo)準(zhǔn)。
圖4的框圖示出了應(yīng)用本發(fā)明的該測量方法的第二實施例的頻譜分析儀的一個具體例子。圖4中與圖1中對應(yīng)的部分或元件具有與圖1的部分或元件相同的標(biāo)號，并且除非必要，省略對這些部分或元件的說明。
圖4示出了這樣構(gòu)成的頻譜分析儀輸入信號從變頻器13的前級側(cè)分支并輸入到功率表44，在這里輸入信號的載波功率被測量，并將所測量的功率值通知CPU 24。另外在這種情況中，CPU 24將所通知的載波功率作為參考電平。
因為通過上述結(jié)構(gòu)也可以得到與前面實施例相同的功能和效果，所以省略其說明。
根據(jù)本發(fā)明從上述說明可知，因為頻譜分析儀的參考電平可自動設(shè)置，所以用來設(shè)置參考電平的時間和工作負(fù)荷可明顯降低。
另外，因為根據(jù)從輸入信號所轉(zhuǎn)換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來計算載波功率的測量值，所以不需要反復(fù)的掃描計算，因而可降低測量時間。另外，該測量不受對數(shù)放大器18和檢波器19的誤差的影響，因而可以準(zhǔn)確地計算載波功率。例如，根據(jù)該通信模式，僅僅有用部分的功率可從被解調(diào)數(shù)據(jù)中被測量。即，可準(zhǔn)確地測量標(biāo)準(zhǔn)載波功率。
當(dāng)測量到相鄰信道的亂真功率和泄漏功率時，載波功率被置為參考電平，因此可增大動態(tài)范圍。
權(quán)利要求
1．一種使用頻譜分析儀的測量方法，包括下列步驟分支用來在所述頻譜分析儀中進(jìn)行頻率選擇的變頻裝置的輸出；將被分支的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；檢驗用來將被分支的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的AD轉(zhuǎn)換裝置是否溢出；和如果所述AD轉(zhuǎn)換裝置溢出，則調(diào)整所述頻譜分析儀的第一級電平調(diào)整裝置，以防止出現(xiàn)溢出。
2．如權(quán)利要求1所述的使用頻譜分析儀的測量方法，其中在所述第一級電平調(diào)整裝置的調(diào)整之后，用于頻率選擇的所述變頻裝置的輸出電平以小于所述第一級電平調(diào)整裝置的調(diào)整單位進(jìn)行調(diào)整，從而使得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的峰值落入所述AD轉(zhuǎn)換裝置的滿刻度的預(yù)定范圍之內(nèi)。
3．如權(quán)利要求1或2所述的使用頻譜分析儀的測量方法，其中由用于頻率選擇的所述變頻裝置所選擇的所述頻譜分析儀的測量中心頻率被置為輸入信號的載波頻率，并且中止測量頻率的掃描，并且根據(jù)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)計算輸入信號的載波功率。
4．如權(quán)利要求1或2所述的使用頻譜分析儀的測量方法，其中該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被解調(diào)，并且根據(jù)解調(diào)的數(shù)據(jù)，對于對輸入信號所預(yù)定的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的采樣計算載波功率。
5．如權(quán)利要求3或4所述的使用頻譜分析儀的測量方法，其中在測量中心頻率被置為輸入信號的載波頻率的狀態(tài)下掃描測量頻率，以測量到相鄰信道的亂真功率或泄漏功率。
6．如權(quán)利要求5所述的使用頻譜分析儀的測量方法，其中對應(yīng)于該輸入信號的標(biāo)準(zhǔn)模板根據(jù)該載波功率而被顯示，并且由掃描該測量頻率所測量的功率值與該模板相重疊而被顯示。
7．如權(quán)利要求5或6所述的使用頻譜分析儀的測量方法，其中在通過頻率掃描來進(jìn)行測量時，在所述頻譜分析儀中將所測量的載波功率設(shè)置為參考電平。
8．一種使用頻譜分析儀的測量方法，包括下列步驟在所述頻譜分析儀中提供功率表；從所述頻譜分析儀中的用于頻率選擇的變頻裝置的前級側(cè)分支輸入信號，以將被分支的輸入信號提供給所述功率表；將所述功率表測量的功率值設(shè)置為所述頻譜分析儀的參考電平。
全文摘要
一種自動設(shè)置參考電平的方法。變頻器13的輸出被分支,分支輸出由另一變頻器33變頻,由AD轉(zhuǎn)換器31轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,存儲在存儲器35中。讀出該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),查看AD轉(zhuǎn)換器31是否溢出。如果是,則第一級衰減器12的衰減量從初始設(shè)置值增加,以再次采集數(shù)據(jù)。如果否,則查看該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的峰值是否在AD轉(zhuǎn)換器31的滿刻度的85%—65%的范圍內(nèi),如果否,則執(zhí)行計算以增加/減小放大器15的增益。如果是,則這個值被置為參考電平。
文檔編號G01R23/173GK1226006SQ9812587
公開日1999年8月18日 申請日期1998年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月27日
發(fā)明者新井通明, 小管尚 申請人:株式會社愛德萬測試