一种频谱分析系统技术方案

本申请涉及一种频谱分析系统。所述系统包括：信号输入模块、FPGA模块、频谱分析模块和图形绘制模块，所述FPGA模块的输入端连接所述信号输入模块的输出端；所述信号输入模块、所述FPGA模块、所述图形绘制模块均与所述频谱分析模块连接；所述信号输入模块用于接收射频信号，将所述射频信号转化为所述FPGA模块可接收的第一模拟信号；所述FPGA模块用于将所述第一模拟信号进行数据预处理，得到待分析的数据；所述频谱分析模块用于接收所述FPGA模块输出的所述待分析的数据，对所述待分析的数据进行频谱分析，得到频谱分析数据；所述图形绘制模块用于根据所述频谱分析模块输出的频谱分析数据绘制频谱图形。采用本方法能够提高了频谱分析系统的使用广泛程度。

A Spectrum Analysis System

This application relates to a spectrum analysis system. The system comprises a signal input module, a FPGA module, a spectrum analysis module and a graphics drawing module. The input end of the FPGA module connects the output end of the signal input module; the signal input module, the FPGA module and the graphics drawing module are all connected with the spectrum analysis module; the signal input module is used to receive the radio frequency signal and to transmit the radio frequency signal. The signal is converted into the first analog signal that can be received by the FPGA module; the FPGA module is used to pre-process the data of the first analog signal and obtain the data to be analyzed; the spectrum analysis module is used to receive the data to be analyzed from the FPGA module, and the data to be analyzed is analyzed to obtain the spectrum analysis data; and the graph drawing module is used to obtain the spectrum analysis data. The utility model is used for drawing a spectrum graph according to the spectrum analysis data output by the spectrum analysis module. This method can improve the widespread use of spectrum analysis system.

【技术实现步骤摘要】
一种频谱分析系统
本申请涉及信号测试
，特别是涉及一种频谱分析系统。
技术介绍
频谱是频率谱密度的简称，是频率的分布曲线。复杂振荡分解为振幅不同和频率不同的谐振荡，这些谐振荡的幅值按频率排列的图形叫做频谱。频谱广泛应用于声学、光学和无线电技术等方面。频谱分析是一种将复噪声号分解为较简单信号的技术。有效的频谱分析工具是完成电子产品开发、检验、生产、工程验证等环节的重要工具。现有的主流频谱分析工具，诸如：安捷伦频谱仪、罗德施瓦茨频谱仪等，其模板完备、性能优良，然而针对生产老化、工程验证等测试要求较低的应用场景，主流频谱分析工具价格偏贵、重量偏重、操作复杂，使用广泛程度不高。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高频谱分析使用广泛程度的频谱分析系统。一种频谱分析系统，包括：信号输入模块、FPGA模块、频谱分析模块和图形绘制模块，所述FPGA模块的输入端连接所述信号输入模块的输出端；所述信号输入模块、所述FPGA模块、所述图形绘制模块均与所述频谱分析模块连接；所述信号输入模块用于接收射频信号，将所述射频信号转化为所述FPGA模块可接收的第一模拟信号；所述FPGA模块用于将所述第一模拟信号进行数据预处理，得到待分析的数据；所述频谱分析模块用于接收所述FPGA模块输出的所述待分析的数据，对所述待分析的数据进行频谱分析，得到频谱分析数据；所述图形绘制模块用于根据所述频谱分析模块输出的频谱分析数据绘制频谱图形。在其中一个实施例中，所述FPGA模块采样所述第一模拟信号，将所述第一模拟信号转换为第一数字信号；将所述第一数字信号进行数据解析和采样率转换，得到第二数字信号；将所述第二数字信号进行数字下变频处理，得到第三数字信号；滤除所述第三数字信号的噪声和干扰，得到基带信号；根据预设的抓取条件提取所述基带信号，得到所述待分析的数据。在其中一个实施例中，所述抓取条件包括数据提取组数、数据提取长度。在其中一个实施例中，所述频谱分析模块将所述待分析的数据进行信号平滑处理，得到第二数据；将所述第二数据进行快速傅里叶变换，得到频谱分析数据。在其中一个实施例中，所述信号输入模块将所述射频信号与系统本振进行混频，得到第二模拟信号；将所述第二模拟信号进行中频滤波，得到所述第一模拟信号，所述第一模拟信号为中频信号。在其中一个实施例中，所述FPGA模块还可以对所述第一数字信号进行实时峰值功率检测反馈控制所述信号输入模块。在其中一个实施例中，所述FPGA模块中集成有ADC芯片；所述FPGA模块使用所述ADC芯片的最大数据采样率对所述第一模拟信号进行采样。在其中一个实施例中，所述图形绘制模块根据至少一组频谱分析数据的平均值绘制频谱图形。在其中一个实施例中，所述频谱分析模块中集成有数字滤波器；所述频谱分析模块通过所述数字滤波器对所述待分析的数据进行信号平滑处理得到所述第二数据。在其中一个实施例中，所述FPGA模块中集成有FIR滤波器；所述FPGA模块通过所述FIR滤波器对所述第一数字信号进行采样率转换。上述一种频谱分析系统、装置和方法，通过搭建基于FPGA模块、频谱分析模块的双核架构，可以简易且实时地对接收的射频信号进行数据预处理和频谱分析，提高了频谱分析系统的使用广泛程度。附图说明图1为一个实施例中一种频谱分析系统的系统框图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。图1为本专利技术的一种频谱分析系统在一个实施例中的系统框图，如图1所示，本专利技术实施例中的频谱分析系统包括包括：信号输入模块101、FPGA模块102、频谱分析模块103和图形绘制模块104，FPGA模块102的输入端连接信号输入模块101的输出端；信号输入模块101、FPGA模块102、图形绘制模块104均与频谱分析模块103连接；信号输入模块101用于接收射频信号，将射频信号转化为FPGA模块可接收的第一模拟信号；FPGA模块102用于将第一模拟信号进行数据预处理，得到待分析的数据；频谱分析模块103用于接收FPGA模块输出的待分析的数据，对待分析的数据进行频谱分析，得到频谱分析数据；图形绘制模块104用于根据频谱分析模块输出的频谱分析数据绘制频谱图形。其中，射频信号可以是Tetra、GSM、WCDMA、CDMA2000、LTE等常用的通信制式信号，射频信号的频段可以涵盖300MHz--3.5GHz。FPGA(Field－ProgrammableGateArray)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物；它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。图形绘制模块在实施例中可以是WEBGUI模块。在本专利技术实施例中，信号输入模块101用于接收射频信号，射频信号可以来源于其他不同设备输出的信号，本申请在此不做具体限定。信号输入模块将射频信号转化为FPGA模块可接收的第一模拟信号，第一模拟信号可以是模拟中频信号、模拟零中频信号；本实施例采用184.32MSPS的中频方案对信号输入模块接收的射频信号进行转换，得到第一模拟信号；信号输入模块将第一模拟信号发送到FPGA模块。FPGA模块102用于接收信号输入模块输出的第一模拟信号，并将第一模拟信号进行数据预处理，转换第一模拟信号得到待分析的数据；FPGA模块使用高速数据传输通道将待分析的数据发送到频谱分析模块。频谱分析模块在本专利技术的一个实施例中可以是MPC8309处理芯片。频谱分析模块103用于接收FPGA模块输出的待分析的数据，对待分析的数据进行频谱分析，得到频谱分析数据，并将频谱分析数据发送至图形绘制模块；与此同时，频谱分析模块与信号输入模块连接，频谱分析模块可以输入信号类型调整分析精度。图形绘制模块104用于根据频谱分析模块输出的频谱分析数据之后对频谱分析数据进行界面操作处理，比如进行MARK点测试、频谱分析数据显示，最终绘制出可视化的频谱图形。上述实施例的一种频谱分析系统中，通过搭建基于FPGA模块、频谱分析模块的双核架构，可以简易且实时地对接收的射频信号进行数据预处理和频谱分析，提高了频谱分析系统的使用广泛程度。根据本专利技术的一个实施例，上述的一种频谱分析系统，FPGA模块具体可以用于：采样第一模拟信号，将第一模拟信号转换为第一数字信号；将第一数字信号进行数据解析和采样率转换，得到第二数字信号；将第二数字信号进行数字下变频处理，得到第三数字信号；滤除第三数字信号的噪声和干扰，得到基带信号；根据预设的抓取条件提取基带信号，得到待分析的数据。其中，数字下变频指在超外差式接收机中经过混频后得到的中频信号比原始信号的频率低的一种混频方式，是软件无线电的核心技术之一。数字下变频的方法是将接收信号与本地振荡器产生的本振信号相乘，然后通过低通滤波器获得变频后的信号。采样率转换指的是将第二数字信号进行采样率转换以适配此种频谱分析系统的系统采样率，以适应不同的扫描带宽应用。在本专利技术实施例中，FPGA模块采样信号输入模块输出的第一模拟信号，使用模数转换电子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频谱分析系统，其特征在于，包括：信号输入模块、FPGA模块、频谱分析模块和图形绘制模块，所述FPGA模块的输入端连接所述信号输入模块的输出端；所述信号输入模块、所述FPGA模块、所述图形绘制模块均与所述频谱分析模块连接；所述信号输入模块用于接收射频信号，将所述射频信号转化为所述FPGA模块可接收的第一模拟信号；所述FPGA模块用于将所述第一模拟信号进行数据预处理，得到待分析的数据；所述频谱分析模块用于接收所述FPGA模块输出的所述待分析的数据，对所述待分析的数据进行频谱分析，得到频谱分析数据；所述图形绘制模块用于根据所述频谱分析模块输出的频谱分析数据绘制频谱图形。

【技术特征摘要】
1.一种频谱分析系统，其特征在于，包括：信号输入模块、FPGA模块、频谱分析模块和图形绘制模块，所述FPGA模块的输入端连接所述信号输入模块的输出端；所述信号输入模块、所述FPGA模块、所述图形绘制模块均与所述频谱分析模块连接；所述信号输入模块用于接收射频信号，将所述射频信号转化为所述FPGA模块可接收的第一模拟信号；所述FPGA模块用于将所述第一模拟信号进行数据预处理，得到待分析的数据；所述频谱分析模块用于接收所述FPGA模块输出的所述待分析的数据，对所述待分析的数据进行频谱分析，得到频谱分析数据；所述图形绘制模块用于根据所述频谱分析模块输出的频谱分析数据绘制频谱图形。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述FPGA模块采样所述第一模拟信号，将所述第一模拟信号转换为第一数字信号；将所述第一数字信号进行数据解析和采样率转换，得到第二数字信号；将所述第二数字信号进行数字下变频处理，得到第三数字信号；滤除所述第三数字信号的噪声和干扰，得到基带信号；根据预设的抓取条件提取所述基带信号，得到所述待分析的数据。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述抓取条件包括数据提取组数、数据提取长度。4.根据权利要求1所述的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国华，王文尚，
申请(专利权)人：广州开信通讯系统有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44