[發明專利]一種中頻數字化的頻譜分析儀及其方法

無效

• 申請號: 201210428649.4
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102928665A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 鐘景華;蒲正將
• 申請（專利權）人: 南京國睿安泰信科技股份有限公司
• 主分類號: G01R23/165
• 分類號: G01R23/165
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種頻譜分析儀，尤其涉及一種中頻數字化的頻譜儀分析儀。

背景技術

頻譜儀按對信號分析處理方法分為模擬式頻譜儀、數字式頻譜儀、模擬/數字混合式頻譜儀。模擬式頻譜儀是以掃描式為基礎構成，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構，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，受環境影響較大，當溫度、濕度變化時，整機的性能下降嚴重，也難以滿足進一步減少體積和功耗的要求。單純的數字式頻譜儀是非掃描式，以數字濾波器或FFT變換為基礎構成，精度高、性能靈活，但受到數字系統工作頻率的限制，一般用于低頻段的實時分析，達不到寬頻帶高精度頻譜分析。而模擬與數字相結合的頻譜儀，兼顧了兩者的優點，成為現在的主流頻譜儀技術。

在具有數字中頻系統的頻譜儀中，已經檢索到的一種實現方案（專利申請號：200910243898.4，申請公布號：CN102109555A）雖然實現了中頻數字化，但是其實現方式較為復雜，靈活性不夠，且技術指標相對不高。

發明內容

所要解決的技術問題：針對以上問題本發明提供了一種結構簡單，靈活性強，技術指標較高的中頻數字化的頻譜儀分析儀。

技術方案：針對以上不足本發明提供了一種中頻數字化的頻譜分析儀，其特征在于：包括模數轉換器ADC、數字下變頻器、抽取濾波器、數字檢波器、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轉換器ADC，數字下變頻器產生正交的兩路信號，并同模數轉換器ADC采樣輸出的信號進行混頻，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字檢波器；數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行數據速率轉換和濾波，通過數字檢波器進行數字檢波，通過視頻濾波器進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：1Hz~3MHz。

所述頻譜的形狀因子：小于5:1，60dB/3dB帶寬比。

所述頻譜的平均噪聲電平：優于-148dBm。

一種中頻數字化的頻譜分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

第一步：數字下變頻器產生正交的兩路信號；并同模數轉換器ADC采樣輸出的信號進行混頻，得到同相信號I_data?和正交信號Q_data；

第二步：同相信號I_data?和正交信號Q_data通過數字抽取濾波濾除信號中的高頻分量并通過數據抽取將數據速率降低，通過數字檢波器進行數字檢波，通過視頻濾波器進行視頻濾波后得到輸入信號的頻譜。

有益效果：本發明方案結構較為靈活，具有可擴展性。本發明中的數字下變頻器、抽取濾波器、數字檢波器、視頻濾波器和存儲器等均是基于現場可編程門陣列來實現，可以適應不同的系統的要求，采用靈活的結構滿足不同的需要，提高了系統的適用性及可擴展性。

本發明采用的硬件結構非常簡單，所以需要采購和裝配的元器件很少，同時生產、調試和維護的成本較低，且調試和維護都很輕松。

本發明具有較高性能指標。本方案實現了1Hz的分辨率帶寬和優于-148dBm的平均噪聲電平。

附圖說明

圖1為本發明的結構框圖；

圖2為抽取濾波器的結構框圖。

具體實施方式

下面對本發明作進一步詳細地說明。

如圖1所示，一種中頻數字化的頻譜分析儀，包括模數轉換器ADC、數字下變頻器、抽取濾波器、數字檢波器、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轉換器ADC，數字下變頻器產生正交的兩路信號，并同模數轉換器ADC采樣輸出的信號進行混頻，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字檢波器；數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；控制器進行整體控制；