一种中频频谱监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种中频频谱监测装置，该装置的现场可编程门阵列ＦＰＧＡ处理单元对模拟数字转换Ａ／Ｄ采样单元输出的采样信号进行多级下变频处理获得基带信号；控制及处理单元将从所述现场可编程门阵列ＦＰＧＡ处理单元读取的基带信号快速傅立叶变换ＦＦＴ处理后输出显示。本实用新型专利技术中频频谱监测装置通过将卫星通信中频信号多级变频到ＦＦＴ处理的频段范围内，采用本实用新型专利技术中频频谱监测装置能够对中频信号进行实时监测，对卫星通信系统中频信号具有较强的针对性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及数字信号处理和仪器仪表领域，特别涉及一种中频频谱监测装置。
技术介绍
目前，频谱分析仪按其工作原理分为实时频谱仪和非实时频谱仪。实时频谱仪主要为快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)频谱仪，该类频谱仪能观测显示该频谱仪规定频率范围内所有频率分量，而且保持了频谱仪输入信号与输出信号间的相位关系，FFT频谱仪不仅能分析周期信号及随机信号，而且能分析瞬时信号。非实时频谱仪主要为扫频式频谱仪，该类频谱仪对输入信号按时间顺序在频谱域内进行扫描，在某一瞬时只能观察一个频率，逐次观察待监测信号的全部频率范围，该类频谱仪只能分析在规定时间内频谱几乎不变的信号。 图1为现有扫频式频谱仪的结构示意图，下面结合图l，对扫频式频谱仪的结构进行说明，具体如下 扫频式频谱仪包括射频(Radio Frequency, RF)输入衰减器101、一级混频器102、参考振荡器103、压控振荡器104、锯齿波发生器105、带通滤波器106、二级混频器107、中频滤波器108、对数放大器109、检波器110、视频滤波器111、模拟数字转换(Analog toDigital，A/D)采样器112及显示单元113。其中，RF输入衰减器101将输入信号衰减后输出至一级混频器102 ;压控振荡器104在参考振荡器103及锯齿波发生器105的控制下输出频率为^。的本振信号；压控振荡器104输出的本振信号与RF输入衰减器101输出的信号在一级混频器102中混频，经带通滤波器106及二级混频器107得到中频信号；中频滤波器108对二级混频器107输出的中频信号进行带通滤波；滤波后的信号经对数放大器109放大、检波器110检波后变为视频信号输出至视频滤波器；视频滤波器111对接收到的视频信号平滑滤波后输出至A/D采样器112 ;A/D采样器将接收到的信号量化后输出至显示单元113 ;显示单元113在锯齿波发生器105的作用下，将A/D采样器112量化后的信号输出显示。扫频式频谱仪测量的频率范围比较大，可以达到几十GHz，但由于扫频式频谱仪中采用了较多的高频模拟器件，造成这类频谱仪的成本较高，模拟信号处理过程比较复杂。 图2为现有FFT频谱仪的结构示意图，下面结合图2，对FFT频谱仪的结构进行说明，具体如下 现有的FFT频谱仪包括A/D采样单元201、数字滤波器202及显示处理单元203。其中，A/D采样单元201将输入FFT频谱仪的待监测信号滤波、采样及量化后输出至数字滤波器202 ;数字滤波器202将A/D采样单元201输出的采样信号减小信号带宽和降低采样频率后输出至显示处理单元203 ;显示处理单元203利用FFT计算接收到的信号的频谱，并将计算得到的频谱数据输出显示。FFT频谱仪采用直接采样方式，可应用各种数据处理优化算法，但由于对采样后的信号进行FFT处理时，FFT所取的是有限长度，FFT运算的点数也是有限的，这就造成了 FFT频谱仪能够测量的信号的频率范围较低，一般只能测量频率低于50MHz的信号，不适应卫星通信系统中频信号的频谱监测要求。 由于卫星通信系统频谱信号的特性，监测中频信号就可以对卫星通信的频谱进行基本监测，而卫星通信系统中频信号的频率范围为70MHz± 18MHz和140MHz士36腿z ;扫频式频谱仪是一种非实时监测频谱仪，该类频谱仪采用了较多的高频模拟器件，测量结果受环境影响较大，不适于监测卫星通信系统的频谱信号；FFT频谱仪虽然结构简单，能够对信号进行实时监测，但其能够测量的信号的频率范围较低，不满足卫星通信系统中频信号的监测要求。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种中频频谱监测装置，能够对中频信号的频谱进行实时监测。 为达到上述目的，本技术的技术方案具体是这样实现的 —种中频频谱监测装置，该装置包括控制及处理单元、模拟数字转换A/D采样单元及现场可编程门阵列FPGA处理单元； 所述现场可编程门阵列FPGA处理单元对模拟数字转换A/D采样单元输出的采样信号进行多级下变频处理获得基带信号； 所述控制及处理单元将从所述现场可编程门阵列FPGA处理单元读取的基带信号快速傅立叶变换FFT处理后输出显示。 上述装置中，所述A/D采样单元包括模拟预处理单元及A/D采样器； 所述模拟预处理单元根据FPGA处理单元发送的关于模拟预处理的控制指令对输入的中频信号进行带通滤波、放大及衰减，将衰减后的信号输出至A/D采样器； 所述A/D采样器对衰减后的信号进行A/D带通采样，并产生固定频率的时钟信号，将A/D采样后的信号及时钟信号输出至FPGA处理单元。 上述装置中，所述FPGA处理单元包括低压差分信号传输LVDS接收单元、译码单元、多级变频单元、缓存单元及接口芯片交互单元； 所述LVDS接收单元将A/D采样器输出的固定频率的时钟信号转换为主时钟信号输出至所述译码单元及所述多级变频单元，将A/D采样器输出的低压差分信号传输LVDS标准的采样信号转换为晶体管_晶体管逻辑TTL标准的信号输出至所述多级变频单元； 所述译码单元根据所述LVDS接收单元发送的主时钟信号，对所述控制及处理单元发送的关于模拟预处理及多级变频处理的控制指令进行解码，将解码后的关于模拟预处理的控制指令发送至所述A/D采样单元，将解码后的关于多级变频处理的控制指令发送至所述多级变频单元； 所述多级变频单元根据LVDS接收单元输出的主时钟信号、译码单元输出的关于多级变频处理的控制指令及多级下变频处理技术，将LVDS接收单元输出的中频信号转变为基带信号输出至所述缓存单元； 所述缓存单元根据多级变频单元的时钟信号将多级变频单元输出的基带信号存入缓存区，根据所述控制及处理单元的时钟信号将从缓存区读取的基带信号输出至所述接口芯片交互单元。 所述接口芯片交互单元与所述控制及处理单元进行信号传输。 上述装置中，所述控制及处理单元包括FFT处理单元、控制单元、显示单元及接口单元； 所述控制单元将关于模拟预处理及多级变频处理的控制指令通过所述接口单元发送至所述FPGA处理单元； 所述FFT处理单元将所述接口单元从所述FPGA处理单元读取的基带信号进行FFT处理获得频谱数据，将频谱数据视频滤波后输出至显示单元； 所述显示单元将接收到的视频滤波后的频谱数据输出显示。 较佳地，所述控制及处理单元进一步包括存储回放单元； 所述用于存储FFT处理后的频谱数据及该频谱数据对应的视频滤波后的数据的存储回放单元，根据所述控制单元发送的回放及关于监测频谱范围的控制指令，输出该频谱范围对应的视频滤波后的数据至显示单元显示。 上述装置中，所述模拟预处理单元包括带通滤波器组、放大器及衰减器； 所述带通滤波器组根据FPGA处理单元发送的关于模拟预处理的控制指令，对输入的中频信号进行抗混叠滤波，将滤波后的信号输出至所述放大器； 所述放大器对滤波后的信号进行放大后输出至所述衰减器； 所述衰减器根据FPGA处理单元发送的关于模拟预处理的控制指令调节放大后信号的功率，将衰减后的信号输出至A/D采样器。 上述装置中，所述多级变频单元包括一级下变频单元、二级下变频单元及三级下变频单元； 所述一级下变频单元根据LVDS接收单元输出的主时钟信号及译码单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中频频谱监测装置，其特征在于，该装置包括：控制及处理单元、模拟数字转换Ａ／Ｄ采样单元及现场可编程门阵列ＦＰＧＡ处理单元；　　所述现场可编程门阵列ＦＰＧＡ处理单元对模拟数字转换Ａ／Ｄ采样单元输出的采样信号进行多级下变频处理获得基带信号；所述控制及处理单元将从所述现场可编程门阵列ＦＰＧＡ处理单元读取的基带信号快速傅立叶变换ＦＦＴ处理后输出显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵啸，吴明明，祁立学，张锐，杨舒农，卞韩城，刘涛，
申请(专利权)人：邵啸，吴明明，祁立学，张锐，杨舒农，卞韩城，刘涛，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]