[發明專利]實現瞬態信號捕獲和頻譜分析的系統

有效

• 申請號: 201410048275.2
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103763051A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 陳爽;陳向民;白皓
• 申請（專利權）人: 上海創遠儀器技術股份有限公司
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術領域

本發明涉及無線電測量領域，尤其涉及頻域測量技術領域，具體是指一種實現瞬態信號捕獲和頻譜分析的系統。

背景技術

隨著無線電技術和通信技術的發展，無線電測量技術得到了很大的發展，無線電測量主要分為時域測量和頻域測量兩大類，時域測量就是大家熟知的用示波器測量電磁信號的幅度相對于時間的函數曲線。頻域測量就是利用頻譜分析儀測量電磁信號的幅度相對于頻率的函數曲線。時域測量與頻域測量是相互關聯的，對于信號，它們之間通過傅里葉級數或傅里葉積分相互轉換。所以時域測量與頻域測量是從不同的領域中對無線電信號進行同一參數的測量。信號的頻譜分析能夠獲得時域測量中所得不到的獨特信息，例如諧波分量、寄生、交調、噪聲邊帶等，同時具有大動態范圍、高靈敏度等特點，成為信號分析領域的重要手段，在各種電子工程領域中有著廣泛的應用。

但是，不論示波器還是傳統的頻譜分析，這些分析方法都是以穩態信號為測量目標。對于當前異常復雜的尖端射頻技術，如采用猝發、跳頻、碼分復用技術等產生的無線信號，這種傳統的分析方法已不能適用。另外，現代通信系統的組網和系統工程日益復雜，發現和測量來自不同網絡或內部自身的微弱干擾信號也是非常重要的任務，而這時傳統的測試方法同樣不能很好的解決問題。

一個典型的采用掃描式超外差式頻譜分析儀的技術框圖大致如圖1所示。

其基本工作原理如下：寬帶射頻信號經過混頻后頻率變換為較低的中頻頻率，然后中頻信號處理后進行模數變換，將信號變換成高速數字信號后進行數字濾波和檢波，這里的關鍵是本機振蕩器（LO）采用了掃描方式。對于穩態信號，這種測量方式能精確的測量信號的各種參數。而對于隨時間變化的信號，由于本振的掃描是獨立于被測信號，二者之間不存在同步關系，從測量結果來看，檢波器（DET）的輸出會因為本振不同掃描時間而發生變化，測量結果也就失去了可靠性。

同樣，對于示波器來說，由于存儲深度總是有限的，并且示波器的動態范圍總是有限的，而出現干擾的微弱信號存在無法觸發或無法測量的可能性較大。

綜合說來，現有的測量方法主要有以下兩個缺點：

1、受限于本振掃描方式，對于隨時間變化的信號，諸如示波器、頻譜分析儀這些分析方法已完全無法勝任。

2、對于測量結果，不能對特定信號出現的時間進行準確定位。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種能夠實現同時分析并記錄信號的頻率、幅度以及發生概率和時間的信息、適用于全面分析猝發信號、具有良好靈活性和可擴展性、適用于大規模推廣應用的實現瞬態信號捕獲和頻譜分析的系統。

為了實現上述目的，本發明的實現瞬態信號捕獲和頻譜分析的系統具有如下構成：

該實現瞬態信號捕獲和頻譜分析的系統，其主要特點是，所述的系統包括：

超外差接收機，用以將射頻輸入信號變換為固定頻率的中頻信號；

數字中頻信號捕獲和分析模塊，用以對所述的固定頻率的中頻信號進行捕獲和分析；

所述的數字中頻信號捕獲和分析模塊包括：

模數轉換單元，用以將所述的固定頻率的中頻信號轉換為數字信號；

IQ調制單元，用以將所述的數字信號分解為正交的I路信號和Q路信號；

快速傅氏變換單元，用以對所述的I路信號和Q路信號進行快速傅氏變換并輸出每個頻點的實部和虛部；

映射和記錄單元，用以計算所述的快速傅氏變換單元輸出的各頻率分量的信號幅度、對信號幅度進行概率映射并記錄各個頻點出現的次數。

較佳地，所述的超外差接收機包括前置預濾波器、混頻器和本機振蕩器，所述的射頻輸入信號通過所述的前置預濾波器輸入所述的混頻器的第一輸入端，所述的本機振蕩器輸入所述的混頻器的第二輸入端，所述的混頻器的輸出與所述的數字中頻信號捕獲和分析模塊的輸入端相連接。

更佳地，所述的超外差接收機還包括抗混疊濾波器，所述的抗混疊濾波器連接于所述的混頻器的輸出端和所述的數值中頻信號捕獲和分析模塊的輸入端之間。

較佳地，所述的映射和記錄單元包括：

求模子單元，用以計算所述的快速傅氏變換單元輸出的各頻率分量的信號幅度；

映射子單元，用以對所述的求模子單元輸出的信號幅度進行概率映射；

存儲子單元，用以存儲所述的映射子單元輸出的信號幅度概率映射和每個頻點出現的次數。

更佳地，所述的數字中頻信號捕獲和分析模塊還包括：