一种宽带宽频率捷变信号测量仪器及测量方法技术

技术编号:14681250 阅读:60 留言:0更新日期:2017-02-22 14:27
本发明专利技术提出了一种宽带宽频率捷变信号测量仪器,包括:第一混频滤波单元,用于对输入信号进行第一混频处理;第二混频滤波单元,用于对第一混频滤波单元的输出信号进行第二混频处理,并生成一固定模拟中频信号;ADC采集单元,对模拟中频信号进行量化生成数字中频信号;正交变换单元,用于数字中频信号进行正交变换,生成IQ复数信号;数字滤波单元,用于对IQ信号进行数字抽取滤波处理;测量分析单元,基于数字滤波单元输出的IQ信号进行处理分析;显示单元,用于显示测量结果和曲线。本发明专利技术提出了一种宽带宽频率捷变信号测量仪器和测量方法,可以完成对频率捷变范围大于超外差仪器分析带宽的捷变频信号进行测量分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测试
,特别涉及一种宽带宽频率捷变信号测量仪器,还涉及一种宽带宽频率捷变信号测量方法。
技术介绍
随着干扰与抗干扰技术的发展,捷变频信号在各种雷达与电子对抗装备的大量应用。频率捷变带宽(也称跳频带宽)越来越宽。跳频、捷变频信号的频率切换时间直接影响着雷达或电子对抗系统的抗干扰性能,因此跳频、捷变频信号的频率切换时间、频率稳定时间等参数测量是捷变频系统的重要测试内容。捷变频输出的信号通常频率和功率都会发生变化,如图1所示。捷变频信号从一个稳定的工作频率f1跳变到另一个稳定的工作频率f2的过程中,输出信号功率P0在整个跳变过程时间τ内,输出频率不稳定,输出信号功率也出现降低,所以τ期间,发射机输出信号通常处于关断状态。对于上述指标的测试一直以来都是一个难题,现有的技术方案有调制域分析仪方案、实时示波器方案、实时信号分析仪方案等,下面分别描述。第一技术方案是调制域分析仪法,调制域分析是通过对被测信号进行脉冲整形后通过计数法测量信号的瞬时频率,因此该技术方案的缺点是动态范围小,目前现有的调制域分析仪测量的信号功率通常大于-25dBm。另外受到现有的器件和工艺水平限制,调制域分析仪的测量带宽最大到几GHz,当捷变频率范围大于调制域分析仪的测量带宽,例如大于10GHz,调制域分析仪依然无法对其频率切换时间进行测量。第二技术方案是示波器法,随着ADC技术的发展,现有的实时示波器的测量带宽已经可以覆盖到60GHz,例如泰克公司的DSA70000系列示波器的实时带宽达到67GHz。示波器法测量频率捷变信号其基本原理如图2所示,高速ADC直接对输入的捷变频信号进行采集,存储模块对采集数据进行缓存。接下来采用软件对采样的信号数据进行数字混频和数字滤波处理,目的是将被测信号的占用频带混频成以零频为中心频率的频带上,并进行数字滤波减小处理带宽,尽量获得较高的数字处理增益,提高频率测量的准确度。数字滤波输出的信号经过相位差分测频获得信号的瞬时频率,依据获得的瞬时频率波形测量捷变频信号的频率切换时间等参数;还可以通过对数字滤波输出的时域信号进行傅里叶变换,获得信号的的实时频谱,形成瀑布图显示可以清楚的观测到信号的频谱随时间变化的情况。目前,实时示波器的ADC采集位宽通常为8位,且需要对全部输入带宽的信号进行测量,例如某一捷变频信号频率从20GHz切换到21GHz,采用实时示波器依然要对全部21GHz带宽的信号进行采集测量,因此动态范围和调制域分析仪一样,都很小,对于功率较小的频率捷变信号依然无法进行测量。同时尽管示波器采用数字滤波方式尽量减小处理带宽以获得处理增益,但是由于频率捷变信号的频率捷变范围本身就非常宽,常常达到10GHz以上,即使采用数字滤波,其滤波器带宽也必须大于信号的频率捷变范围,因此由数字滤波处理而获得的测量性能提升非常有限。另外,测量带宽达到10GHz的实时示波器价格昂贵,测量成本非常高。第三技术方案是实时信号分析仪法,如图3所示,首先采用了超外差变频技术将频率捷变带宽范围的信号频带变频到以某一固定中频为中心的中频频带上,接下来采用ADC对中频信号进行采集和处理,处理的技术方案与实时示波器的技术方案类似。第三技术方案中,通过下变频法降低了被测信号的频率,使得可以在较低的采样频率上以较高的采样位宽进行采集,进而获得了非常高的测量动态范围。例如某一捷变频信号频率从20GHz切换到21GHz,采用第二技术方案的实时示波器依然要对全部21GHz带宽的信号进行采集测量,需要至少42GHz的采样频率。而采用第三技术方案可以采用大于2GHz的采样速率即可。但是第三技术方案受到实时分析带宽的限制,当捷变频率范围大于实时频谱分析仪的实时分析带宽时,将无法进行测试。
技术实现思路
针对上述现有技术方案的不足,本专利技术提出了一种宽带宽频率捷变信号测量仪器及测量方法。本专利技术的技术方案是这样实现的:一种宽带宽频率捷变信号测量仪器,包括:第一混频滤波单元,用于对输入信号进行第一混频处理;第二混频滤波单元,用于对第一混频滤波单元的输出信号进行第二混频处理,并生成一固定模拟中频信号;ADC采集单元,用于对第二混频滤波单元输出的固定模拟中频信号进行采集生成数字中频信号;正交变换单元,用于对数字中频信号进行正交变换,生成IQ复数信号;数字滤波单元,用于对IQ信号进行数字抽取滤波处理;测量分析单元,基于数字滤波单元输出的IQ信号进行处理分析,得到频率捷变信号的频谱变化瀑布图、功率时间曲线和频率时间曲线,并获得测量结果;显示单元,用于显示测量结果和曲线。可选地,所述第一混频滤波单元包括:第一混频单元,用于对输入信号和第一本振单元输出的第一本振信号进行混频生成一可变中频信号;第一本振单元是可调谐的本振信号发生器,第一滤波单元是一组频率不同的滤波器或者频率可调谐的滤波器,用于对第一混频单元输出的第一中频信号进行滤波处理。可选地,所述第二混频滤波单元包括:第二混频单元,用于对输入信号和第二本振单元输出的第二本振信号进行混频生成一固定中频信号;第二本振单元是另一可调谐的本振信号发生器,第二滤波单元是固定中频滤波器,用于对第二混频单元输出的第二中频信号进行滤波处理。可选地,所述第二混频滤波单元通过一级或多级变频方案实现。可选地,所述第一混频滤波单元和第二混频滤波单元相同,第一混频滤波单元或第二混频滤波单元中,输入信号首先功分成两路,两路信号分别进入相同的两条通路,首先,每一路信号分别进入调谐预选滤波单元滤除镜频信号,调谐预选滤波单元的输出进入混频单元,混频单元通过本振单元将输入的F1频率的信号变频到F0中频上,两条通路中的两个F0中频信号是相同的,两条通路汇集到中频滤波单元,中频滤波单元为固定中频滤波器,中心频率为F0,对输出的F0中频信号进行滤波,滤除第一混频滤波单元或第二混频滤波单元的其他频率的信号。可选地,所述正交变换单元采用数字混频或希尔伯特变换方式生成IQ复数信号数据。基于上述测量仪器,本专利技术还提出了一种宽带宽频率捷变信号测量方法,测量从F1频点切换到F2频点过程的频率切换时间、频率稳定时间、功率稳定时间和功率切换,包括以下步骤:第一步:设置第一本振单元输出频率为(F2+F1)/2的第一本振信号;第二步:如果F2>F1,则调整第一混频滤波单元的滤波器中心频率等于或近似等于(F2-F1)/2,否则执行第四步;第三步:调整第二本振单元输出频率,将第一混频滤波单元输出的中心频率为(F2-F1)/2的信号变到某固定中频上,执行第六步;第四步:调整第一混频滤波单元的滤波器中心频率等于或近似等于(F1-F2)/2;第五步:调整第二本振单元输出频率,将第一混频滤波单元输出的中心频率为(F1-F2)/2的信号变到某固定中频上,执行第六步;第六步:对第二混频滤波单元输出的中频信号执行ADC采集,并获得频率捷变信号从稳定的F1频点切换到稳定的F2频点全部过程的所有信号数据;第七步:对ADC采集的所有信号数据进行数字正交变换和数字滤波,获得满足分析带宽要求的IQ复数信号数据;满足分析带宽要求是指分析带宽至少大于等于捷变频信号驻留到某频点期间频率变化的最大范围;第八步:对IQ复数信号数据执行测量分析,获得频率捷变信号的频谱变化瀑布图、功率时本文档来自技高网
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一种宽带宽频率捷变信号测量仪器及测量方法

【技术保护点】
一种宽带宽频率捷变信号测量仪器,其特征在于,包括:第一混频滤波单元,用于对输入信号进行第一混频处理;第二混频滤波单元,用于对第一混频滤波单元的输出信号进行第二混频处理,并生成一固定模拟中频信号;ADC采集单元,用于对第二混频滤波单元输出的固定模拟中频信号进行采集生成数字中频信号;正交变换单元,用于数字中频信号进行正交变换,生成IQ复数信号;数字滤波单元,用于对IQ信号进行数字抽取滤波处理;测量分析单元,基于数字滤波单元输出的IQ信号进行处理分析,得到频率捷变信号的频谱变化瀑布图、功率时间曲线和频率时间曲线,并获得测量结果;显示单元,用于显示测量结果和曲线。

【技术特征摘要】
1.一种宽带宽频率捷变信号测量仪器,其特征在于,包括:第一混频滤波单元,用于对输入信号进行第一混频处理;第二混频滤波单元,用于对第一混频滤波单元的输出信号进行第二混频处理,并生成一固定模拟中频信号;ADC采集单元,用于对第二混频滤波单元输出的固定模拟中频信号进行采集生成数字中频信号;正交变换单元,用于数字中频信号进行正交变换,生成IQ复数信号;数字滤波单元,用于对IQ信号进行数字抽取滤波处理;测量分析单元,基于数字滤波单元输出的IQ信号进行处理分析,得到频率捷变信号的频谱变化瀑布图、功率时间曲线和频率时间曲线,并获得测量结果;显示单元,用于显示测量结果和曲线。2.如权利要求1所述的宽带宽频率捷变信号测量仪器,其特征在于,所述第一混频滤波单元包括:第一混频单元,用于对输入信号和第一本振单元输出的第一本振信号进行混频生成一可变中频信号;第一本振单元是可调谐的本振信号发生器,第一滤波单元是一组频率不同的滤波器或者频率可调谐的滤波器,用于对第一混频单元输出的第一中频信号进行滤波处理。3.如权利要求1所述的宽带宽频率捷变信号测量仪器,其特征在于,所述第二混频滤波单元包括:第二混频单元,用于对输入信号和第二本振单元输出的第二本振信号进行混频生成一固定中频信号;第二本振单元是另一可调谐的本振信号发生器,第二滤波单元是固定中频滤波器,用于对第二混频单元输出的第二中频信号进行滤波处理。4.如权利要求3所述的宽带宽频率捷变信号测量仪器,其特征在于,所述第二混频滤波单元通过一级或多级变频方案实现。5.如权利要求1所述的宽带宽频率捷变信号测量仪器,其特征在于,所述第一混频滤波单元和第二混频滤波单元相同,第一混频滤波单元或第二混频滤波单元中,输入信号首先功分成两路,两路信号分别进入相同的两条通路,首先,每一路信号分别进入调谐预选滤波单元滤除镜频信号,调谐预选滤波单元的输出进入混频单元,混频单元通过本振单元将输入的F1频率的信号变频到F0中频上,两条通路中的两个F0中频信号是相同的,两条通路汇集到中频滤波单元,中频滤波单元为固定中频滤波器,中心频率为F0,对中频信号进行滤波,滤除第...

【专利技术属性】
技术研发人员:张超许建华杜会文向长波詹永卫
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第四十一研究所
类型:发明
国别省市:山东;37

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