一种频谱分析装置制造方法及图纸

技术编号:19742949 阅读:23 留言:0更新日期:2018-12-12 04:20
本申请提供了一种频谱分析装置,包括信号采集模块和数据处理及控制模块。在本申请中,在目标频谱分析带宽范围为对初始频谱分析带宽范围进行降低调整后,得到的范围时,信号采集模块和数据处理及控制模块采集波形数据的过程,保证采用目标频谱分析带宽范围可以对采集到的数据进行频谱分析,且相比于采用初始采集频率对输入信号进行采集,采集到的波形数据的个数没有减少。因此用于频谱分析的数据也没有减少,相比于降低采集频率降低初始频谱分析带宽范围的方式,可以提高频谱分析结果的信噪比。

【技术实现步骤摘要】
一种频谱分析装置
本申请涉及频谱分析
,特别涉及一种频谱分析装置。
技术介绍
近年来随着电子科学技术以及相关研究领域的快速发展,频谱分析作为一种重要的信号分析方法,在航空航天、通讯、自动化控制、电子精密仪器、基础物理,甚至医学生物等前沿科研领域得到了广泛的应用。在许多领域,需要进行实时的频谱分析。目前,多采用傅里叶变换方法实现实时频谱分析。其中,采用傅里叶变换方法的频谱分析装置在需要对指定频谱分析带宽范围内的数据进行频谱分析时,调整频谱分析带宽范围时,多采用改变采样频率(如,降低采样频率或提高采样频率)的方式采集指定频谱分析带宽范围内的数据,并对其进行频谱分析。其中,在采用降低采样频率的方式采集数据时,虽然可以采集到指定频谱分析带宽范围内的数据,但是单位时间内采集到的数据会减少即用于频谱分析的数据减少,而用于频谱分析的数据减少会降低频谱分析结果的信噪比。
技术实现思路
为解决上述技术问题,本申请实施例提供一种频谱分析装置,以达到提高频谱分析结果的准确性的目的,技术方案如下:一种频谱分析装置,包括:信号采集模块,用于按照初始采集频率对输入信号进行采集,采集到的数据作为待分析波形数据,所述初始采集频率为初始频谱分析带宽范围对应的采集频率;数据处理及控制模块,用于获取目标频谱分析带宽范围,并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值,确定采样点抽取间隔;及,以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点,按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集,并按照采集顺序存储采集到的波形数据,所述i为大于0的整数;及,变换所述起始采集点的位置,并从变换后的起始采集点的位置开始,按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集,并按照采集顺序存储采集到的波形数据,直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同;以及,对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析。优选的,所述装置还包括:信号调理模块,用于对所述输入信号进行阻抗匹配,阻抗匹配后的信号作为第一级信号;及,去除所述第一级信号中除所述目标频谱分析带宽范围之外的信号,得到第二级信号;所述信号采集模块,具体用于按照所述初始采集频率对所述第二级信号进行采集,采集到的数据作为待分析波形数据。优选的,所述装置还包括:时钟分配模块,用于生成并分配所述信号采集模块和所述数据处理及控制模块的工作时钟。优选的,所述装置还包括:数据存储模块,用于存储所述信号采集模块采集到的数据,及所述数据处理及控制模块按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据,及所述数据处理及控制模块对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析的结果。优选的,所述装置还包括:总线控制模块,用于输出所述数据处理及控制模块输出的数据及接收上位机的控制指令,并将所述控制指令发送至所述数据处理及控制模块。优选的,所述数据处理及控制模块,包括:波形数据调整模块,用于获取目标频谱分析带宽范围,并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值,确定采样点抽取间隔,并以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点,按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集,并按照采集顺序存储采集到的波形数据,并变换所述起始采集点的位置,并从变换后的起始采集点的位置开始,按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集,并按照采集顺序存储采集到的波形数据,直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同,所述i为大于0的整数;FFT运算模块,用于对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据,进行快速傅里叶变换,得到变换后的实部数据和虚部数据;取模运算模块,用于对所述实部数据和所述虚部数据进行取模运算,得到幅度频谱。优选的,所述数据处理及控制模块,还包括:频谱平均模块,用于对所述取模运算模块输出的幅度频谱进行累加平均运算。优选的,所述数据处理及控制模块,还包括:乒乓输出缓存模块;所述频谱平均模块,还用于在累加平均运算的次数达到设定累加平均运算次数阈值时,将累加平均运算的结果发送至所述乒乓输出缓存模块;所述乒乓输出缓存模块,用于从第一缓存区域和第二缓存区域中确定出处于空闲状态的缓存区域,并将所述累加平均运算的结果缓存在所述处于空闲状态的缓存区域,并在接收到所述读取指令时,从缓存有所述累加平均运算的结果的区域中,将所述累加平均运算的结果输出。优选的,所述数据处理及控制模块,还包括:存储管理模块,用于将所述波形数据调整模块输出的数据存储至数据存储模块,及从所述数据存储模块中读取相应的波形数据并输出至所述FFT运算模块。优选的,所述数据处理及控制模块,还包括:数据调度模块,分别与所述波形数据调整模块、所述FFT运算模块、所述乒乓输出缓存模块及所述存储管理模块相连,用于接收上位机的控制指令,并按照所述上位机的控制指令控制所述波形数据调整模块、所述FFT运算模块及所述乒乓输出缓存模块,及将所述波形数据调整模块输出的按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据输出至存储管理模块,及将从所述存储管理模块中获取的波形数据输出至所述FFT运算模块,及将所述乒乓输出缓存模块输出的累加平均运算的结果输出至所述上位机;所述存储管理模块,具体用于将所述数据调度模块输出的数据存储至所述数据存储模块,及从所述数据存储模块中读取相应的波形数据并输出至所述数据调度模块。与现有技术相比,本申请的有益效果为:在本申请中,在目标频谱分析带宽范围为对初始频谱分析带宽范围进行降低调整后,得到的范围时,信号采集模块仍然按照初始采集频率对输入信号进行采集,数据处理及控制模块以待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点,按照采样点抽取间隔对待分析波形数据进行采集,并按照采集顺序存储采集到的波形数据,及变换起始采集点的位置,并从变换后的起始采集点的位置开始,按照采样点抽取间隔对待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集,并按照采集顺序存储采集到的波形数据,直至存储的波形数据的个数与待分析波形数据的个数相同,保证采用目标频谱分析带宽范围可以对采集到的数据进行频谱分析,且相比于采用初始采集频率对输入信号进行采集,采集到的波形数据的个数没有减少。因此用于频谱分析的数据也没有减少,相比于降低采集频率降低初始频谱分析带宽范围的方式,可以提高频谱分析结果的信噪比。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请提供的频谱分析装置的一种逻辑结构示意图;图2(a)是初始频谱分析带宽范围对应的波形数据的示意图,图2(b)是目标频谱分析带宽范围对应的波形数据的示意图;图3是本申请提供的频谱分析装置的另一种逻辑结构示意图;图4是本申请提供的频谱分析装置的再一种逻辑结构示意图;图5是本申请提供的频谱分析装置的再一种逻辑结构示意图;图6是本申请提供的频谱分析装置的再一种逻辑结构示意图;图7是本申请提供的数据处理及控制模块的一种逻辑结构示意图;图8是本申请提供的数据处理及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频谱分析装置,其特征在于,包括:信号采集模块,用于按照初始采集频率对输入信号进行采集,采集到的数据作为待分析波形数据,所述初始采集频率为初始频谱分析带宽范围对应的采集频率;数据处理及控制模块,用于获取目标频谱分析带宽范围,并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值,确定采样点抽取间隔;及,以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点,按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集,并按照采集顺序存储采集到的波形数据,所述i为大于0的整数;及,变换所述起始采集点的位置,并从变换后的起始采集点的位置开始,按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集,并按照采集顺序存储采集到的波形数据,直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同;以及,对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析。

【技术特征摘要】
1.一种频谱分析装置,其特征在于,包括:信号采集模块,用于按照初始采集频率对输入信号进行采集,采集到的数据作为待分析波形数据,所述初始采集频率为初始频谱分析带宽范围对应的采集频率;数据处理及控制模块,用于获取目标频谱分析带宽范围,并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值,确定采样点抽取间隔;及,以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点,按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集,并按照采集顺序存储采集到的波形数据,所述i为大于0的整数;及,变换所述起始采集点的位置,并从变换后的起始采集点的位置开始,按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集,并按照采集顺序存储采集到的波形数据,直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同;以及,对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析。2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:信号调理模块,用于对所述输入信号进行阻抗匹配,阻抗匹配后的信号作为第一级信号;及,去除所述第一级信号中除所述目标频谱分析带宽范围之外的信号,得到第二级信号;所述信号采集模块,具体用于按照所述初始采集频率对所述第二级信号进行采集,采集到的数据作为待分析波形数据。3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:时钟分配模块,用于生成并分配所述信号采集模块和所述数据处理及控制模块的工作时钟。4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:数据存储模块,用于存储所述信号采集模块采集到的数据,及所述数据处理及控制模块按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据,及所述数据处理及控制模块对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析的结果。5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:总线控制模块,用于输出所述数据处理及控制模块输出的数据及接收上位机的控制指令,并将所述控制指令发送至所述数据处理及控制模块。6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述数据处理及控制模块,包括:波形数据调整模块,用于获取目标频谱分析带宽范围,并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值,确定采样点抽取间隔,并以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点,按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形...

【专利技术属性】
技术研发人员:秦熙张闻哲仝煜王淋荣星杜江峰
申请(专利权)人:中国科学技术大学
类型:发明
国别省市:安徽,34

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