一种频谱密度图的显示装置和方法制造方法及图纸

一种频谱密度图的显示装置和方法，包括：信号预处理模块采集信号并进行FFT处理后得到频谱数据，波形映射控制模块统计该频谱数据的强度值得到强度值数据，频谱密度值计算模块根据强度值数据计算出各像素点对应的频谱密度值，转换函数确定模块对该频谱密度值进行直方图统计并根据得到的直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，RGB转换模块根据该转换函数将频谱密度值转换为RGB数据后通过显示模块显示。由于频谱密度值的分布规律会随外部输入参数的变化而改变，这时，根据频谱密度值的分布规律确定出的转换函数也会跟随调整，从而使得显示出的频谱密度图也能够自动调整，以能够真实有效地反映信号出现概率的高低。

A Display Device and Method for Spectrum Density Map

A display device and method for spectrum density map includes: signal preprocessing module collects signals and FFT processes them to obtain spectrum data; waveform mapping control module counts the intensity of the spectrum data to get the intensity data; spectrum density calculation module calculates the corresponding spectral density values of each pixel based on the intensity data; conversion function determines the module's spectral density. According to the histogram statistics and preset rules, the conversion function of converting the spectral density value to RGB data is determined. The RGB conversion module converts the spectral density value to RGB data according to the conversion function and displays it through the display module. Because the distribution law of spectral density changes with the change of external input parameters, the conversion function determined according to the distribution law of spectral density will also be adjusted, so that the displayed spectrum density map can also be automatically adjusted to reflect the probability of signal occurrence truly and effectively.

【技术实现步骤摘要】
一种频谱密度图的显示装置和方法
本专利技术涉及测试测量
，具体涉及一种频谱密度图的显示装置和方法。
技术介绍
频谱分析技术是射频微波设计和测试工作中的常用技术，相对于传统的扫描式频谱分析技术，近些年来兴起的实时频谱分析技术能够利用快速傅里叶变换(FFT)对信号实现宽带的实时无缝处理，不会遗漏信号的任何细节，其具有处理速度快和无缝处理等优点，因此在现代测试测量领域得到了越来越广泛的应用，比如无线通信信号检测、无线频谱监测、雷达目标监测、电路故障诊断等。实时频谱分析通过用户设定信号观察周期，然后连续采集该观察周期内的数据并进行FFT处理，从而得到信号的频谱。为了表征观察周期内各信号分量出现的概率，将观察周期内所有的FFT处理结果都堆叠到一个图像中进行显示，并且用不同的灰度等级和颜色亮暗来表征各信号出现概率的高低，这样的图像称为频谱密度图。在显示频谱密度图的过程中，在将各频谱密度值进行RGB颜色转换时，频谱密度值和RGB颜色空间的关系可参见图1，其中，横坐标表示频谱密度值，纵坐标表示RGB颜色值，频谱密度值和RGB颜色值的关系可以用线性关系、指数关系和对数关系三种曲线来描述，其RGB颜色空间的定义是固定不变的，必须由用户手动选择其中的某条曲线来确定频谱密度值和RGB颜色值之间的关系；在选定频谱密度值和RGB颜色值的关系曲线后，不管外部输入参数是否发生了变化，其RGB颜色空间的定义和转换曲线都不会随外部输入参数的变化而自动变更，即频谱仪都会按照所选择的关系曲线进行颜色转换。这样，当外部输入参数发生较大变化时，比如，分析带宽由最初的较大值调整到较小值时，其显示的效果就会变得很差，以至于显示出来的图像不再能有效地反映信号出现概率的高低。
技术实现思路
本申请提供一种频谱密度图的显示装置和方法，以能够在外部输入参数改变时自动确定频谱密度值和RGB颜色值的转换曲线，保证显示出的频谱密度图能够有效反映信号出现概率的高低。根据第一方面，一种实施例中提供一种频谱密度图的显示装置，包括：信号预处理模块，用于采集信号并对所述信号进行快速傅里叶变换，得到频谱数据；波形映射控制模块，用于对信号预处理模块输出的频谱数据的强度值进行统计，得到各像素点的强度值数据；频谱密度值计算模块，用于根据波形映射控制模块统计的强度值数据计算出各像素点对应的频谱密度值；转换函数确定模块，用于对频谱密度值计算模块输出的频谱密度值进行直方图统计，得到所述频谱密度值的直方分布图，并根据所述直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数；RGB转换模块，用于根据转换函数确定模块确定出的转换函数将频谱密度值计算模块输出的频谱密度值转换为RGB数据；显示模块，用于显示RGB转换模块输出的RGB数据。根据第二方面，一种实施例中提供一种频谱密度图的显示方法，包括：采集信号并对所述信号进行快速傅里叶变换，得到频谱数据；统计所述频谱数据的强度值，得到各像素点的强度值数据；根据所述强度值数据计算出各像素点对应的频谱密度值；对所述频谱密度值进行直方图统计，得到所述频谱密度值的直方分布图；根据所述直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数；根据所述转换函数将所述频谱密度值转换为RGB数据；显示所述RGB数据。依据上述实施例的频谱密度图的显示装置和方法，在计算出各像素点对应的频谱密度值之后，先对该频谱密度值进行直方图统计，得到频谱密度值的直方分布图，再根据该直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，然后根据该转换函数将频谱密度值计算模块输出的频谱密度值转换为RGB数据进行显示。由于外部输入参数变化时，频谱密度值的分布规律会改变，而将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数是根据频谱密度值的分布规律确定出的，这样，显示出的频谱密度图便能够根据外部输入参数的改变而自动调整，从而使得显示出的频谱密度图能够真实、有效地反映信号出现概率的高低。附图说明图1为频谱密度值和RGB颜色空间的转换关系曲线图；图2为现有技术中实时频谱分析的信号处理过程的示意图；图3为本专利技术实施例中频谱密度图的显示装置的结构示意图；图4为本专利技术一种具体实施例中频谱密度图的显示装置的结构示意图；图5为本专利技术实施例中频谱密度图的显示方法的流程图；图6为本专利技术实施例中FFT重叠处理方法的时序图；图7a为本专利技术实施例中一帧FFT数据的统计结果的示意图；图7b为本专利技术实施例中7帧FFT数据的统计结果的示意图；图8为本专利技术实施例中一种频谱密度值的直方分布图的示意图；图9为本专利技术实施例中将频谱密度值转换为RGB数据的过程的示意图；图10a～图10c为本专利技术实施例中根据分布中心值定义的转换函数的曲线图。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。说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色。在实时频谱分析中，分析带宽(SPAN)是指在显示屏幕范围内所测量的频率跨度，分辨率带宽(RBW)代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低频宽差异。用户设定的信号的观察周期长则可到几十秒，短则可与显示屏幕的刷新周期一致，例如20到30毫秒。在该观察周期内，根据用户设定的分析带宽和分辨率带宽，采集的数据在经过FFT处理后可能会存在几百上千帧的FFT数据，也可能只有十几帧甚至只有一帧FFT数据，这时，可将该观察周期内所有的FFT数据以概率的形式显示在一个图像中，并且用不同的灰度等级和颜色亮暗来表征信号出现概率的高低，这样的图像一般称为Density图，即频谱密度图。一般的，实时频谱分析的信号处理过程可参见图2，如图2所示，先利用模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)对经过带通滤波后的中频信号进行采样，接着对采样数据进行预处理，然后对预处理之后的数据进行FFT变换，得到频谱数据；经FFT处理后得到的频谱数据输出给波形映射控制模块，由波形映射控制模块实现观察周期内所有FFT输出结果的强度值统计，并将FFT输出结果的强度值存储至波形映射存储器中；当观察周期结束时，波形映射控制模块从波形映射存储器中读出各像素点的强度值数据并输入给频谱密度值计算模块，在频谱密度值计算模块中完成各像素点的频谱密度值的计算，得到的计算结果再发送给RGB颜色转换模块，由RGB颜色转换模块根据用户选择的转换曲线将该计算结果转换为对应的颜色，最后在显示屏上显示出来，实现频谱图的显示。在本专利技术实施例中，在频谱密度值计算模块计算出各像素点对应的频谱密度值之后，先对该频谱密度值进行直方图统计，得到频谱密度值的直方分布图，再根据该直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，然后根据该转换函数将频谱密度值计算模块输出的频谱密度值转换为RGB数据，最后在显示屏上显示出该RGB数据。请参考图3，图3示出了本专利技术实施例中频谱密度图的显示装置的结构，该频谱密度图的显示装置包括信号预处理模块1、波形映射控制模块2、频谱密度值计算模块3、转换函数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频谱密度图的显示装置，其特征在于，包括：信号预处理模块，用于采集信号并对所述信号进行快速傅里叶变换，得到频谱数据；波形映射控制模块，用于对信号预处理模块输出的频谱数据的强度值进行统计，得到各像素点的强度值数据；频谱密度值计算模块，用于根据波形映射控制模块统计的强度值数据计算出各像素点对应的频谱密度值；转换函数确定模块，用于对频谱密度值计算模块输出的频谱密度值进行直方图统计，得到所述频谱密度值的直方分布图，并根据所述直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数；RGB转换模块，用于根据转换函数确定模块确定出的转换函数将频谱密度值计算模块输出的频谱密度值转换为RGB数据；显示模块，用于显示RGB转换模块输出的RGB数据。

【技术特征摘要】
1.一种频谱密度图的显示装置，其特征在于，包括：信号预处理模块，用于采集信号并对所述信号进行快速傅里叶变换，得到频谱数据；波形映射控制模块，用于对信号预处理模块输出的频谱数据的强度值进行统计，得到各像素点的强度值数据；频谱密度值计算模块，用于根据波形映射控制模块统计的强度值数据计算出各像素点对应的频谱密度值；转换函数确定模块，用于对频谱密度值计算模块输出的频谱密度值进行直方图统计，得到所述频谱密度值的直方分布图，并根据所述直方分布图和预设规则确定出将频谱密度值转换为RGB数据的转换函数；RGB转换模块，用于根据转换函数确定模块确定出的转换函数将频谱密度值计算模块输出的频谱密度值转换为RGB数据；显示模块，用于显示RGB转换模块输出的RGB数据。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转换函数确定模块包括：直方图统计单元，所述直方图统计单元以显示模块的屏幕刷新周期为周期，用于对频谱密度值计算模块输出的频谱密度值进行直方图统计，得到所述周期内的频谱密度值的直方分布图；计算单元，用于计算所述直方图统计单元输出的直方分布图的分布中心值；转换函数定义单元，用于根据所述计算单元输出的分布中心值和预设规则确定出指数a，根据转换关系y＝xa确定出频谱密度值转换为RGB数据的转换函数，其中，所述x为频谱密度值，所述y为转换值。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述转换函数定义单元确定指数a的预设规则为：当所述分布中心值大于0.5时，取a＝(C/0.5)2；当所述分布中心值小于或等于0.5时，取a＝C/0.5；其中，所述C为所述分布中心值，其大于0且小于或等于1。4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述RGB转换模块具体用于根据转换函数定义单元确定出的转换函数计算出各频谱密度值对应的转换值y，以所述y的量化值为地址，从RGB显示查找表中查找出对应的RGB数据。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号预处理模块包括：模数转换器，用于采集经带通滤波器滤波后的中频信号，并将所述中频信号转换为数字信号；数字下变频模块，用于对模数转换器输出的数字信号进行混频处理；重采样模块，用于调整数字下变频模块输出数据的采样速率，以使所述采样速率与用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永添，李振军，郑文明，
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