[發明專利]一種模擬信號頻譜分析系統

有效

• 申請號: 201310239184.2
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103344829A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 宋恩亮;王岳鵬;李寶清;袁曉兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01R23/165
• 分類號: G01R23/165
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術領域

本發明涉及模擬信號處理技術領域，特別是涉及一種模擬信號頻譜分析系統。

背景技術

頻譜分析也稱作功率譜估計，作為信號處理的基本分析方法，廣泛應用于雷達、聲納、通信、地質探測、天文、生物醫學工程等領域。數字信號處理方法多采用傅立葉變換的方法實現，數字化的信號通過傅立葉分解，按頻率順序展開，使其成為頻率的函數，進而在頻率域中對信號進行研究和處理。數字化頻譜分析方法的實現多基于FPGA、DSP等高功耗、成本昂貴的快速運算器件實現。系統功耗、成本和體積等因素限制頻譜分析方法在低功耗、低成本、小體積的微信息系統中使用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種模擬信號頻譜分析系統，可適用于低功耗、小體積、低成本的微信息系統應用場景。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種模擬信號頻譜分析系統，包括模擬信號輸入模塊、帶通濾波模塊、通帶調整模塊、帶限信號能量統計模塊、控制與頻譜統計模塊，所述模擬信號輸入模塊用于輸出待頻譜分析的原始模擬輸入信號；所述帶通濾波模塊在所述通帶調整模塊通帶調整范圍內，實現對原始模擬輸入信號的窄帶帶通濾波處理；所述通帶調整模塊在所述控制與頻譜統計模塊控制下，實現帶通濾波模塊通帶中心頻點的寬范圍連續調整；所述帶限信號能量統計模塊在帶通調整模塊調整過程中用于對帶通濾波模塊輸出信號能量進行同步統計；所述控制與頻譜統計模塊通過對通帶調整模塊的控制，實現對原始模擬輸入信號的連續通帶中心頻點的帶通濾波處理，借助所述帶限信號能量統計模塊的同步統計功能，完成模擬信號頻譜分析。

所述模擬信號輸入模塊和帶通濾波模塊之間還設有阻抗調整模塊，所述阻抗調整模塊用于實現模擬信號輸入模塊與帶通濾波模塊間的阻抗匹配。

所述帶通濾波模塊的通帶調整范圍覆蓋系統頻譜分析工作頻點范圍，且連續可調。

所述帶通濾波模塊的通帶調整精度應高于系統頻譜分析精度要求。

所述帶限信號能量統計模塊采用精確計算方法或粗略估計方法在帶通調整模塊調整過程中用于對帶通濾波模塊輸出信號能量進行同步統計。

所述帶限信號能量統計模塊在通帶調整模塊對帶通濾波模塊的調整，待帶通濾波模塊輸出穩定后進行統計。

所述模擬信號輸入模塊采用MEMS音頻輸入芯片ADMP504實現；所述阻抗調整模塊為采用運放MAX417構成的運算放大電路；所述帶通濾波模塊為采用LTC1068構成的帶通濾波電路。

所述通帶調整模塊、帶限信號能量統計模塊和控制與頻譜統計模塊采用MSP430F1611微控制器，使用MSP430F1611微控制器的PWM模塊實現通帶調整模塊，使用MSP430F1611微控制器的ADC模塊及CPU運算邏輯實現帶限信號能量統計模塊，使用MSP430F1611微控制器的CPU運算邏輯及存儲模塊實現控制與頻譜統計模塊。

有益效果

由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：本發明采用可調中心頻點的模擬濾波器結合帶限信號能量統計的方法實現模擬信號的頻譜分析，規避目前方案中高功耗、高成本、復雜電路設計的高速數字信號處理元件的使用。本發明可適用于低功耗、低成本、小體積的微信息系統應用場景。

附圖說明

圖1是本發明的原理方框圖；

圖2是本發明具體實施例的方框圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。