一种三维频谱图的显示方法及数字频谱分析仪技术

一种三维频谱图的显示方法，主要包括获取压缩比、获取频域数据、频域数据逻辑运算和三维显示步骤，由于被压缩的频域数据的帧数由所述压缩比确定，而所述压缩比可以通过三维频谱图的预设观察时间长度来确定，因此，所获得的压缩频谱数据代表了一个特定时间段内频谱特性。当压缩频谱数据对应的单帧频谱图显示在三维频谱图中时，使得在不改变三维频谱图的预显示总帧数的情况下，可观察到一个较宽时间范围内的三维频谱图，而且，该时间范围可以根据预设观察时间长度来自由确定，从而使得技术人员可在更宽的时间范围内观察被测信号的频谱特性。

【技术实现步骤摘要】
一种三维频谱图的显示方法及数字频谱分析仪
本专利技术涉及一种三维频谱图的显示方法及数字频谱分析仪。
技术介绍
在对无线电信号的认识过程中，通常采用两种信号分析形式，分别为时域分析和频域分析。时域分析是以时间轴为坐标来表示动态信号的关系，频域分析是以频率为坐标轴表示动态信号的关系，时域分析虽然直观，但不利于深刻剖析信号的频谱特性，因此，技术人员往往采用频谱分析仪器以频域分析的角度来里了解信号的特性。频谱分析仪器是研究无线电信号频谱结构的常用设备，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，其应用十分广泛，常被用于电子产品研发、生产、检验的各个环节，被称为技术人员的射频万用表。在了解信号的频谱特性时，技术人员经常需要关注频谱随时间的变化规律，以及不同频率成分的多个信号在不同时间节点上的概率分布，这就需要频谱分析仪器在实时工作模式下能够实现频谱图的三维显示功能。市场上频谱分析仪器已经具有快速傅里叶变换(FFT)功能，其能够将一帧时域数据转换为一帧频域数据，每帧频域数据通常对应一帧关于频率和强度的二维频谱图，利用单帧频域数据进行显示时无法达到三维显示效果，也不利于技术人员观察频谱随时间的变化规律。因此，当前的频谱分析仪器得到一帧频谱数据时就将该频谱数据对应的二维频谱图显示在三维频谱图中对应的时间节点上，由于显示器像素的制约作用使得后续得到的二维频谱图不可能无限制地显示在三维频谱图中，那么三维频谱图中的二维频谱图达到最大显示数量时该三维频谱图中的时间轴长度就达到最大值，此时，将不利于技术人员在更宽的时间范围内观察被测信号的频谱特性。专利技术内容本专利技术主要解决的技术问题是如何显示较宽时间范围的三维频谱图。为解决上述问题，本专利技术提供了一种三维频谱图的显示方法及数字频谱分析仪。一种三维频谱图的显示方法，包括：获取压缩比，根据预设的观察时间长度和预显示总帧数N得到压缩比M；获取频域数据，所述频域数据由被测信号的时域数据经过变换得到；获取压缩频域数据，每得到M帧频域数据则进行一次压缩处理，得到一帧压缩频域数据；将每帧压缩频域数据中每一数据根据其时间、频率信息和幅度信息映射到相应的存储单元，直至得到N帧压缩频域数据，映射过程中将所述幅度信息转换为强度信息；将N帧压缩频域数据进行合成处理，生成时间-频率-强度的三维频谱图。一种数字频谱分析仪，包括：压缩比获取单元，所述压缩比获取单元用于获取压缩比；快速傅里叶变换处理单元，所述快速傅里叶变换处理单元用于获取频域数据；时间轴压缩处理单元；所述时间轴压缩处理单元用于获取压缩频域数据；三维映射显示控制单元，所述三维映射显示控制单元用于控制所述压缩频域数据进行三维显示。依据上述实施例的三维频谱图的显示方法，主要包括获取压缩比、获取频域数据、获取压缩频域数据和三维显示的步骤，由于被压缩的频域数据的帧数由所述压缩比确定，而所述压缩比可以通过三维频谱图的预设观察时间长度来确定，因此，所获得的压缩频谱数据代表了一个特定时间段内(即获取特定帧数频域数据的时间)频谱特性。当压缩频谱数据对应的单帧频谱图显示在三维频谱图中时，使得在不改变三维频谱图的预显示总帧数的情况下，可观察到一个较宽时间范围内的三维频谱图，而且，该时间范围可以根据预设观察时间长度来自由确定，从而使得技术人员可在更宽的时间范围内观察被测信号的频谱特性。附图说明图1为三维频谱图显示方法的流程示意图；图5为数字频谱分析仪的结构示意图；图2为三维频谱图时间轴压缩处理的流程示意图；图3为频域数据逻辑运算的方法示意图；图4为三维频谱图的显示效果示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。现有的频谱分析仪器通常具有三维频谱图的显示功能，但是显示器上三维频谱图的时间轴显示范围难以调整，不利于技术人员在一个更宽的时间范围内观察三维频谱图中信号的频谱特性。为使得三维频谱图的时间轴所代表的时间范围具有可调整性，将一定时间范围内的频域数据进行时间轴压缩并对其映射显示，具体实现步骤如下：一种数字频谱分析仪，如图2所示。本实施例中，该数字频谱分析仪包括：FFT处理单元(即快速傅里叶变换处理单元)201、压缩比获取单元202、时间轴压缩处理单元203、数据缓存单元204、三维映射显示控制单元205、RAM存储单元206、RGB转换单元207、显示器208。FFT处理单元201具有快速傅里叶变换功能，能够将时域数据处理为频域数据，由于时域到频域的快速傅里叶变换功能是较为成熟的技术，这里不再对该功能进行详细说明。压缩比获取单元202用于获取压缩比M，压缩比表示应对频域数据执行的压缩帧数，其可根据预设的观察时间长度T和预显示总帧数N得到，这里的观察时间长度T、预显示总帧数N可为系统默认数值，也可为用户使用过程中的自定义数值，这些数值均通过系统预设或者用户预设的方式进行设置。压缩比获取过程将在下文的相关步骤中进行详细说明。时间轴压缩处理单元203从FFT处理单元201中获得M帧频域数据(M即为压缩比)并对这些频域数据进行时间维压缩处理，最终得到一帧压缩频域数据。时间维压缩处理可分为最大值运算、最小值运算、平均值运算和随机值运算，各种运算方法在将下文的相关步骤中进行详细说明。数据缓存单元204接收时间轴压缩处理单元203的压缩频域数据并将该压缩频域数据进行缓存，该缓存过程有利于时间轴压缩处理单元203快速释放压缩频域数据并继续压缩处理下一组的频域数据。三维映射显示控制单元206主要用于控制压缩频域数据形成三维图像并进行输出显示。在控制压缩频域数据进行输出显示之前，三维映射显示控制单元206从数据缓存单元204中读取已缓存的压缩频域数据并将该压缩频域数据存储在RAM存储单元206中。在需要进行输出显示时，三维映射显示控制单元206不断地从数据缓存单元204中获取压缩频域数据，并对每帧压缩频域数据进行overlay处理。overlay处理的过程为：读取一帧压缩频域数据形成单帧频谱图并在时间轴上将该单帧频谱图设置为图层1，读取下一帧压缩频域数据形成单帧频谱图并在时间轴上的下一个时间节点处将该单帧频谱图设置为图层2，继续读取压缩频域数据直到形成图层N，这些图层在显示时将按照生成时间顺序形成层叠的排列结构。形成的N个图层将在新图层生成时自动移位，图层n将变成图层n-1(n为1至N的任一整数值)，从而为新图层预留出图层N的显示位置。RAM存储单元206为压缩频域数据配置与其帧大小相匹配的存储分区，所有存储分区对应存储一帧压缩频域数且每帧压缩频域数据中每一点数据(该点数据在三维映射显示时将输出至图像的对应像素点上)根据其时间、频率信息和幅度值信息映射到对应的存储分区中，映射过程中将幅度信息转换为强度信息进行存储以便于对所有信息进行数值化操作。RGB转换单元207用于将频谱图像中各像素点上的强度信息转化为颜色信息。RGB转换单元207对三维显示控制单元205中的单帧频谱图进行色彩编码，即将各像素点上的强度信息转化为的RGB色彩度，使得每帧单帧频谱图在显示时都具有着色效果，目的是增强频谱图中强度信息的可读性。显示器208从RGB转换单元207中获取已经着色的单帧频谱图并将该单帧频谱图显示在三维频谱图中，由于该单帧频谱图的显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维频谱图的显示方法，其特征在于，包括：获取压缩比，根据预设的观察时间长度和预显示总帧数N得到压缩比M；获取频域数据，所述频域数据由被测信号的时域数据经过快速傅里叶变换得到；获取压缩频域数据，每得到M帧频域数据则进行一次压缩处理，得到一帧压缩频域数据；将每帧压缩频域数据中每一点数据根据其时间、频率信息和幅度信息映射到相应的存储单元，直至得到N帧压缩频域数据，映射过程中将所述幅度信息转换为强度信息；将N帧压缩频域数据进行合成处理，生成时间‑频率‑强度的三维频谱图。

【技术特征摘要】
1.一种三维频谱图的显示方法，其特征在于，包括：获取压缩比，根据预设的观察时间长度和预显示总帧数N得到压缩比M；获取频域数据，所述频域数据由被测信号的时域数据经过快速傅里叶变换得到；获取压缩频域数据，每得到M帧频域数据则进行一次压缩处理，得到一帧压缩频域数据；将每帧压缩频域数据中每一点数据根据其时间、频率信息和幅度信息映射到相应的存储单元，直至得到N帧压缩频域数据，映射过程中将所述幅度信息转换为强度信息；将N帧压缩频域数据进行合成处理，生成时间-频率-强度的三维频谱图。2.如权利要求1所述的三维频谱图的显示方法，其特征在于，所述三维频谱图为三维立体图，所述三维立体图的三个坐标轴分别为时间、频率和强度，N帧压缩频域数据分别对应的频谱图在时间轴上按照生成时间顺序进行一一显示；或者，所述三维频谱图为二维平面图，所述二维平面图的两个坐标轴分别为时间和频率，强度信息采用颜色进行编码。3.如权利要求1所述的三维频谱图的显示方法，其特征在于，在获取所述频域数据的步骤之前还包括获取所述时域数据的步骤，所述时域数据以数据帧形式获取。4.一种数字频谱分析仪，其特征在于，包括：压缩比获取单元，所述压缩比获取单元用于获取压缩比；快速傅里叶变换处理单元，所述快速傅里叶变换处理单元用于获取频域数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永添，李振军，陆顺杰，
申请(专利权)人：深圳市鼎阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44