一种信道化高精度实时频谱分析方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及无线通信信号的分析技术领域，特别涉及一种信道化高精度实时频谱分析方法及其系统；在本发明专利技术中，是通过接收射频信号而进行采集，再将其中的高频信号转换成中频信号，再对其进行信道化分解，进行分组低通滤波处理，从而显示其频谱信息；本发明专利技术分析带宽更宽，频率分辨率更高，程序代码更简洁，数据处理结构更高效，易于建立通用的频谱分析平台，不仅适用于民用无线电频谱检测、管理，更符合雷达、电子对抗等军事领域的设计需求，对发展民生、稳定国防等方面都有重要的意义。

A channelized high precision real-time spectrum analysis method and its system

The present invention relates to the technical field of wireless communication signal analysis, in particular a high precision real-time spectrum analysis method and system for channelization. In the invention, the present invention is to collect the radio frequency signal and convert the high frequency signal into the medium frequency signal, then the channel decomposition is carried out, and the packet low pass is carried out. This invention has wider spectrum, higher frequency resolution, more concise program code, more efficient data processing structure and easy to establish a universal spectrum analysis platform. It is not only suitable for civil radio spectrum detection and management, but also in military fields such as radar and electronic countermeasures. Design demand is of great significance for developing people's livelihood and stabilizing national defense.

【技术实现步骤摘要】
一种信道化高精度实时频谱分析方法及其系统
本专利技术涉及无线通信信号的分析
，特别涉及一种信道化高精度实时频谱分析方法及其系统。
技术介绍
当前社会对无线通信信号的分析需求越来越大，分析要求越来越高，国外主要仪器厂商投入了巨大的人力、物力，对频谱分析仪进行研发。频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，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，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器；它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等；现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果，能分析1赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。仪器内部若采用数字电路和微处理器，具有存储和运算功能；配置标准接口，就容易构成自动测试系统总体来说，经过近30年的快速发展，国内频谱分析仪在在显示平均噪声电平、相位噪声、分辨率带宽、高级测试功能等诸多指标上面已经达到了国外同类产品水平，但是在射频前端检测范围、检测灵敏度、频谱信息储存回放、产品集成度等方面还是很不足，特别是如何在宽频带情况下，检测出隐藏在噪声中的微小信号。
技术实现思路
为了克服上述所述的不足，本专利技术的目的是提供一种信道化高精度实时频谱分析方法及其系统，其是通过接收射频信号而进行采集，再将其中的高频信号转换成中频信号，再对其进行信道化分解，进行分组低通滤波处理，从而显示其频谱信息。本专利技术解决其技术问题的技术方案是：一种信道化高精度实时频谱分析方法，其中，包括如下步骤：步骤S1、接收射频信号，进行数据采集；步骤S2、将频谱信息内高频信号转换成中频信号，并对其进行处理成数据；步骤S3、将数据进行信道化分解处理，从而分组进行低通滤波处理，将其频谱信息进行显示。作为本专利技术的一种改进，在步骤S2内还包括步骤S201；步骤S201、接收高频信号，进行AD采样和时钟供给，将高频信号输出。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2内还包括处于步骤S201之后的步骤S202；步骤S202、先进行跨时钟域同步处理，之后数据与FPGA内部的DDS产生的单频信号相混频，将中频信号搬移至零中频，进行基带处理。作为本专利技术的更进一步改进，在步骤S202内，在基带处理中，信号通过低通滤波滤除因混频产生的谐波分量。作为本专利技术的更进一步改进，在步骤S3内包括步骤S301；步骤S301、将数据分为8组，分组进行低通滤波处理，抑制带外信号和噪声。作为本专利技术的更进一步改进，在步骤S3内还包括处于步骤S301之后的步骤S302；步骤S302、将处理后的数据进行FFT变换，获得数据的频谱从而进行显示。一种信道化高精度实时频谱分析系统，其中，包括用于接收射频信号和进行数据采集的射频前端模块、用于将频谱信息内高频信号转换成中频信号并对其进行处理成数据的数字中频处理模块及用于将数据进行信道化分解处理从而分组进行低通滤波处理且将其频谱信息进行显示的频谱分析模块。作为本专利技术的一种改进，所述射频前端模块包括用于接收射频信号的射频接收单元、用于抽取数据进行信道化分解的FPGA单元和用于协助进行FFT变换的DSP单元。作为本专利技术的进一步改进，所述数字中频处理模块包括用于接收高频信号的信号采集单元和用于进行接口处理、混频处理、变速率抽取滤波处理的中频信号处理单元。作为本专利技术的更进一步改进，所述频谱分析模块包括用于数据进行低通滤波处理再进行IFFT处理的多相滤波单元。在本专利技术中，是通过接收射频信号而进行采集，再将其中的高频信号转换成中频信号，再对其进行信道化分解，进行分组低通滤波处理，从而显示其频谱信息；本专利技术分析带宽更宽，频率分辨率更高，程序代码更简洁，数据处理结构更高效，易于建立通用的频谱分析平台，不仅适用于民用无线电频谱检测、管理，更符合雷达、电子对抗等军事领域的设计需求，对发展民生、稳定国防等方面都有重要的意义。附图说明为了易于说明，本专利技术由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。图1为本专利技术的信道化高精度实时频谱分析方法的方法流程图；图2为本专利技术的信道化高精度实时频谱分析系统的系统模块架构图；图3为本专利技术中射频前端模块的内部连接关系图；图4为本专利技术中数字中频处理模块的硬件结构图；图5为本专利技术的中频信号处理单元的内部连接关系示意图；图6为传统的多相滤波结构示意图；图7为本专利技术的多相滤波单元的连接结构示意图；图8为传统的多相滤波结构任一子信道结构关系图；图9为本专利技术中多相滤波结构中当M为偶数时信道划分图；图10为本专利技术内多相滤波结构关系图；图11为本专利技术中16信道化接收机的内部连接关系图；图12为本专利技术中FPGA单元内DDS结构图；图13为本专利技术中实数序列与正弦序列混频的频谱图；图14为本专利技术中实数序列与复正弦序列混频的频谱图；图15为本专利技术中两倍内插示意图；图16为本专利技术中半带滤波器组结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1所示，本专利技术的一种信道化高精度实时频谱分析方法，包括如下步骤：步骤S1、接收射频信号，进行数据采集；步骤S2、将频谱信息内高频信号转换成中频信号，并对其进行处理成数据；步骤S3、将数据进行信道化分解处理，从而分组进行低通滤波处理，将其频谱信息进行显示。如图2所示，本专利技术提供一种信道化高精度实时频谱分析系统，包括用于接收射频信号和进行数据采集的射频前端模块、用于将频谱信息内高频信号转换成中频信号并对其进行处理成数据的数字中频处理模块及用于将数据进行信道化分解处理从而分组进行低通滤波处理且将其频谱信息进行显示的频谱分析模块。在本专利技术中，射频前端模块设置在数据采集板上，数字中频处理模块设置在数字中频板上。在本专利技术中，射频前端模块包括用于接收射频信号的射频接收单元、用于抽取数据进行信道化分解的FPGA单元和用于协助进行FFT变换的DSP单元。在本专利技术中，数字中频处理模块包括用于接收高频信号的信号采集单元和用于进行接口处理、混频处理、变速率抽取滤波处理的中频信号处理单元。在本专利技术中，频谱分析模块包括用于数据进行低通滤波处理再进行IFFT处理的多相滤波单元。在本专利技术中，在步骤S2内还包括步骤S201；步骤S201、接收高频信号，进行AD采样和时钟供给，将高频信号输出。在步骤S2内还包括处于步骤S201之后的步骤S202；步骤S202、先进行跨时钟域同步处理，之后数据与FPGA内部的DDS产生的单频信号相混频，将中频信号搬移至零中频，进行基带处理。在步骤S202内，在基带处理中，信号通过低通滤波滤除因混频产生的谐波分量。具体地讲，在步骤S2内数字中频处理模块采用FPGA结构，其对数字中频信号的处理主要分为接口处理、混频处理、变速率抽取滤波处理三个部分；ADC输出的数据与FPGA结构的处理时钟不同步，因此在FPGA结构中需要首先进行跨时钟域同步处理，之后数据与FPGA结构内部的DDS产生的单频信号相混频，将中频信号搬移至零中频，进行基带处理；在基带处理中，信号通过低通滤波器滤除本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信道化高精度实时频谱分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、接收射频信号，进行数据采集；步骤S2、将频谱信息内高频信号转换成中频信号，并对其进行处理成数据；步骤S3、将数据进行信道化分解处理，从而分组进行低通滤波处理，将其频谱信息进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种信道化高精度实时频谱分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、接收射频信号，进行数据采集；步骤S2、将频谱信息内高频信号转换成中频信号，并对其进行处理成数据；步骤S3、将数据进行信道化分解处理，从而分组进行低通滤波处理，将其频谱信息进行显示。2.根据权利要求1所述的一种信道化高精度实时频谱分析方法，其特征在于，在步骤S2内还包括步骤S201；步骤S201、接收高频信号，进行AD采样和时钟供给，将高频信号输出。3.根据权利要求2所述的一种信道化高精度实时频谱分析方法，其特征在于，在步骤S2内还包括处于步骤S201之后的步骤S202；步骤S202、先进行跨时钟域同步处理，之后数据与FPGA内部的DDS产生的单频信号相混频，将中频信号搬移至零中频，进行基带处理。4.根据权利要求3所述的一种信道化高精度实时频谱分析方法，其特征在于，在步骤S202内，在基带处理中，信号通过低通滤波滤除因混频产生的谐波分量。5.根据权利要求4所述的一种信道化高精度实时频谱分析方法，其特征在于，在步骤S3内包括步骤S301；步骤S301、将数据分为8组，分组进行低通滤波处理，抑制带外信号和噪声。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓霞，肖钟凯，毛成华，谈宇光，王珊珊，常杰，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44