一種中頻濾波裝置、頻譜儀及中頻濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頻譜分析儀領(lǐng)域，具體涉及一種中頻濾波裝置、頻譜儀及中頻濾波方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有掃頻技術(shù)通常采用超外差式頻譜分析儀，基于外差式接收機(jī)的原理，通過混頻從而得到我們所要求的頻點(diǎn)信息，并且通過更改本振頻率的方法，來達(dá)到一個(gè)頻段的測量?！巴獠睢敝富祛l，也就是指對(duì)頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而“超”的意思則是指超音頻頻率或者高于音頻的頻率范圍。
[0003]頻譜儀的整個(gè)掃描過程的時(shí)間由中頻濾波器決定，中頻濾波器的工作帶寬和瞬態(tài)響應(yīng)工作時(shí)間成反比。當(dāng)RBW較小的時(shí)候，中頻濾波器的響應(yīng)時(shí)間非常之長，嚴(yán)重影響頻譜測量過程。
[0004]采用現(xiàn)有技術(shù)的頻譜掃描方法，由于是先經(jīng)過模擬電路下變頻到中頻，再經(jīng)過數(shù)字中頻濾波器，形成相應(yīng)的分辨率，因此當(dāng)分辨率過小的時(shí)候，由于中頻濾波器響應(yīng)時(shí)間很長，就會(huì)使得掃描速度很慢?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常會(huì)使用FFT (Fast Fourier Transformat1n,快速傅氏變換，離散傅立葉變換的快速算法)技術(shù)解決小RBW情況下響應(yīng)時(shí)間長的問題，但是FFT通常消耗比較多的運(yùn)行資源，會(huì)導(dǎo)致成本比較高昂。
[0005]如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的頻譜儀中，中頻濾波技術(shù)的原理示意圖。ADC (Analog-to-Digital Converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)采樣到的濾波信號(hào)，通常是含有較寬頻帶的信號(hào)，中頻濾波器根據(jù)當(dāng)前掃描的頻點(diǎn)fn，將4復(fù)變頻至零頻，再進(jìn)行DDC (Digital Down Converter，數(shù)字下變頻器)數(shù)字下變頻；并根據(jù)RBW，經(jīng)過數(shù)字中頻濾波器，得到當(dāng)前RBW下的信號(hào)能量，完成一次測量。再掃描的下一個(gè)頻點(diǎn)fn+1，ADC會(huì)重新采集中頻數(shù)據(jù)，繼續(xù)進(jìn)行中頻變頻和濾波的過程。由于測量的主要時(shí)間消耗在RBW數(shù)字中頻濾波器上，因此每一個(gè)頻點(diǎn)都需要消耗一次RBW數(shù)字中頻濾波器的時(shí)間。
[0006]即現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)完成每一個(gè)頻點(diǎn)的測量，中頻濾波器都要根據(jù)RBW進(jìn)行一次處理過程，而當(dāng)RBW較小的時(shí)候，中頻濾波器的響應(yīng)時(shí)間非常之長，這樣嚴(yán)重影響了頻譜測量的效率，造成了能耗和時(shí)間的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種中頻濾波方法，包括如下步驟:
[0008]S1、由模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元將一個(gè)模擬中頻信號(hào)采集為數(shù)字中頻信號(hào)，并發(fā)送至數(shù)字混頻器單元；
[0009]S2、由數(shù)字振蕩器單元并行產(chǎn)生N個(gè)具有不同頻點(diǎn)信息的振蕩信號(hào)，并將N個(gè)具有不同頻點(diǎn)信息的振蕩信號(hào)并行發(fā)送至數(shù)字混頻器單元；其中，N為大于I的整數(shù)或者N等于I (N個(gè)具有不同頻點(diǎn)信息的振蕩信號(hào)為具有第一頻點(diǎn)信息的第一振蕩信號(hào)、具有第二頻點(diǎn)信息的第二振蕩信號(hào)…具有第N頻點(diǎn)信息的第N振蕩信號(hào))；
[0010]S3、數(shù)字混頻器單元根據(jù)N個(gè)具有不同頻點(diǎn)信息的振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為對(duì)應(yīng)的N個(gè)基頻信號(hào)(根據(jù)第一振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第一基頻信號(hào)、根據(jù)第二振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第二基頻信號(hào)…根據(jù)第N振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第N基頻信號(hào))；
[0011]S4、中頻濾波器單元根據(jù)分辨率帶寬并行對(duì)N個(gè)基頻信號(hào)(第一基頻信號(hào)至第N基頻信號(hào))進(jìn)行濾波，從而得到對(duì)應(yīng)N個(gè)頻點(diǎn)的濾波信號(hào)(即對(duì)第一基頻信號(hào)至第N基頻信號(hào)進(jìn)行濾波，從而得到對(duì)應(yīng)第一頻點(diǎn)至第N頻點(diǎn)的濾波信號(hào))。
[0012]在一種實(shí)施方式中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元的工作時(shí)鐘周期為T，數(shù)字振蕩器單元的工作時(shí)鐘周期為T/N。
[0013]在一種實(shí)施方式中，數(shù)字混頻器單元在模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元的一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)將數(shù)字中頻信號(hào)對(duì)應(yīng)下變頻為N個(gè)基頻信號(hào)(根據(jù)第一振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第一基頻信號(hào)…根據(jù)第N振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第N基頻信號(hào)的過程控制在模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元的一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成)。
[0014]在一種實(shí)施方式中，數(shù)字混頻器單元根據(jù)振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為基頻信號(hào)。
[0015]在一種實(shí)施方式中，該方法還包括模擬中頻信號(hào)的獲取過程，(如此便構(gòu)成了完整的頻譜儀的掃描方法)，詳細(xì)步驟如下。
[0016]步驟一、由信號(hào)采集單元采集并處理外部信號(hào)，并將處理后的外部信號(hào)發(fā)送至模擬混頻單元。
[0017]步驟二、由本振信號(hào)單元產(chǎn)生本振信號(hào)并發(fā)送至模擬混頻單元，控制模擬混頻單元利用本振信號(hào)對(duì)處理后的外部信號(hào)進(jìn)行混頻從而得到用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元進(jìn)行采樣的模擬中頻信號(hào)。
[0018]步驟三、由模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元將一個(gè)模擬中頻信號(hào)采集為數(shù)字中頻信號(hào)，并發(fā)送至數(shù)字混頻器單元；由數(shù)字振蕩器單元并行產(chǎn)生N個(gè)具有不同頻點(diǎn)信息的振蕩信號(hào)，并將N個(gè)具有不同頻點(diǎn)信息的振蕩信號(hào)并行發(fā)送至數(shù)字混頻器單元；其中，N為大于I的整數(shù)或者N等于I (N個(gè)具有不同頻點(diǎn)信息的振蕩信號(hào)為具有第一頻點(diǎn)信息的第一振蕩信號(hào)、具有第二頻點(diǎn)信息的第二振蕩信號(hào)…具有第N頻點(diǎn)信息的第N振蕩信號(hào))；數(shù)字混頻器單元根據(jù)N個(gè)具有不同頻點(diǎn)信息的振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為對(duì)應(yīng)的N個(gè)基頻信號(hào)(根據(jù)第一振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第一基頻信號(hào)、根據(jù)第二振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第二基頻信號(hào)…根據(jù)第N振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第N基頻信號(hào))；中頻濾波器單元根據(jù)分辨率帶寬并行對(duì)N個(gè)基頻信號(hào)(第一基頻信號(hào)至第N基頻信號(hào))進(jìn)行濾波，從而得到對(duì)應(yīng)N個(gè)頻點(diǎn)的濾波信號(hào)(即對(duì)第一基頻信號(hào)至第N基頻信號(hào)進(jìn)行濾波，從而得到對(duì)應(yīng)第一頻點(diǎn)至第N頻點(diǎn)的濾波信號(hào))。
[0019]步驟四、由檢波單元對(duì)中頻濾波器單元所產(chǎn)生的濾波信號(hào)進(jìn)行檢波操作從而得到輸出信號(hào)；
[0020]步驟五、由顯示單元接收檢波單元所產(chǎn)生的輸出信號(hào)從而產(chǎn)生顯示結(jié)果。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供一種中頻濾波裝置，包括:數(shù)字振蕩器單元，連接至數(shù)字混頻器單元，產(chǎn)生N個(gè)具有不同頻點(diǎn)信息的振蕩信號(hào)，并將N個(gè)具有不同頻點(diǎn)信息的振蕩信號(hào)發(fā)送至數(shù)字混頻器單元；其中，N為大于I等于的整數(shù)(N個(gè)具有不同頻點(diǎn)信息的振蕩信號(hào)為具有第一頻點(diǎn)信息的第一振蕩信號(hào)…具有第N頻點(diǎn)信息的第N振蕩信號(hào))；數(shù)字混頻器單元，接收數(shù)字中頻信號(hào)，根據(jù)N個(gè)具有不同頻點(diǎn)信息的振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為對(duì)應(yīng)的N個(gè)基頻信號(hào)(根據(jù)第一振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第一基頻信號(hào)…根據(jù)第N振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第N基頻信號(hào))；濾波器單元，連接至數(shù)字混頻器單元，根據(jù)分辨率帶寬并行對(duì)N個(gè)基頻信號(hào)(第一基頻信號(hào)至第N基頻信號(hào))進(jìn)行濾波，從而得到對(duì)應(yīng)第一頻點(diǎn)至第N頻點(diǎn)的濾波信號(hào)。
[0022]在一種實(shí)施方式中，中頻濾波裝置還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元，連接至數(shù)字混頻器單元，將一個(gè)模擬中頻信號(hào)采集為數(shù)字中頻信號(hào)，并發(fā)送至數(shù)字混頻器單元；模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元的工作時(shí)鐘周期為T，數(shù)字振蕩器單元的工作時(shí)鐘周期為T/N。
[0023]在一種實(shí)施方式中，數(shù)字混頻器單元在模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元的一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)將數(shù)字中頻信號(hào)對(duì)應(yīng)下變頻為N個(gè)基頻信號(hào)(根據(jù)第一振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第一基頻信號(hào)、根據(jù)第二振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第二基頻信號(hào)…根據(jù)第N振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第N基頻信號(hào)的過程控制在模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元的一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供一種頻譜儀，包括上述中頻濾波裝置。
[0025]本發(fā)明中，ADC只進(jìn)行一次采集數(shù)字中頻信號(hào)的操作，在ADC的一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成DDC，根據(jù)第一至第N振蕩信號(hào)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻為第一至第N基頻信號(hào)，再由中頻濾波器對(duì)第一至第N基頻信號(hào)進(jìn)行中頻濾波的操作。通過本發(fā)明，使用并行DDC掃描的技術(shù)，可以達(dá)到同時(shí)使用多條中頻通路的效果，使整體掃描時(shí)間成幾倍地減小，加快掃描速度，優(yōu)化了測量時(shí)間。
[0026]本發(fā)明的有益效果在于，采用本發(fā)明的并行掃描技術(shù)，可在當(dāng)前較小的資源消耗下，完成小RBW下的較快的掃描速度。
【附圖說明】
[0027]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的中頻濾波的原理示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的中頻濾波裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明的中頻濾波裝置的原理示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的中頻濾波裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明實(shí)施例三的頻譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面通過【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033]實(shí)施例一:
[0034]現(xiàn)有技術(shù)方案中，實(shí)際上在小RBW的情況下，進(jìn)入中頻的很寬的信號(hào)帶寬大部分都被濾除，只保留了 RBW寬度附近的一些能量；若我們能夠在較寬的中頻帶寬和較長的時(shí)間內(nèi)，在硬件層面并行地進(jìn)行中頻濾波，則可以在相同的資源成本下，成倍地減少掃描時(shí)間，達(dá)到加快掃描速度的目的。
[0035]如圖2所示為本實(shí)施例的中頻濾波裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(即ADC)001、數(shù)字振蕩器(即 NCO，numerically controlled oscillator，數(shù)字控制振蕩器)002、數(shù)字