一种频谱分析仪及其信号处理方法技术

一种频谱分析仪及其信号处理方法，该频谱分析仪包括振荡器、混频器、中频处理模块、控制模块、预失真处理模块、加法器和显示模块。预失真处理模块能够根据设置的RBW及振荡器当前的扫描宽度和扫频速度计算出对应的幅度补偿值，以对中频信号的幅度衰减进行补偿。这样，当振荡器的扫频速度增大时，因幅度响应时间减小而导致的幅度衰减可以用当前扫频速度下的幅度补偿值进行补偿，从而能够在保证频率准确性和幅度准确性的前提下减小频谱分析仪的扫描时间，提高测量速度。

【技术实现步骤摘要】
一种频谱分析仪及其信号处理方法
本专利技术涉及频谱测量
，具体涉及一种频谱分析仪及其信号处理方法。
技术介绍
频谱分析仪作为一种分析被测信号频谱特性的仪器，在基站维护、电子产品研发、生产等领域得到了重要的应用，可以用来测量频率、幅度、失真度、谱纯度等各项参数，是通信电子行业不可或缺的测量仪器。从传统的模拟频谱分析仪到现在的全数字中频频谱分析仪，其测量精度以及测量速度都有了很大的提升。对于全数字中频频谱分析仪，其基本结构框图可参见图1，具体的工作过程一般是：ADC(模数转换器)采集的数据先经过数字下变频(DDC)处理，混频出I和Q两路信号，接着再根据需要对I和Q两路信号进行多级的抽取和滤波处理，然后对抽取和滤波处理后的信号进行幅度测量、频率计数、各种模拟解调等一系列测量处理，最后再进行显示的处理，显示出最终的频谱信号。在该过程中，抽取和滤波决定着频谱分析仪最终测量的分辨率带宽(RBW)，也决定着频谱分析仪的扫描时间，一般而言，RBW越小越有助于不同频率信号的分辨与测量，但RBW较小时，为了保证幅度的不失真，幅度响应时间会较长，而该响应时间又决定着频谱分析仪的扫描时间，因此，在在保证频率准确性和幅度准确性的前提下，频谱分析仪的扫描时间会较长，从而影响频谱分析仪的测量速度。
技术实现思路
本申请提供一种频谱分析仪及其信号处理方法，以在在保证频率准确性和幅度准确性的前提下减小频谱分析仪的扫描时间，提高测量速度。根据第一方面，一种实施例中提供一种频谱分析仪，包括：振荡器、混频器、中频处理模块、控制模块、预失真处理模块、加法器和显示模块；所述振荡器用于在控制模块的控制下产生扫频信号；所述混频器用于将输入信号和所述振荡器产生的扫频信号进行混频，得到中频信号，并将所述中频信号输入到所述中频处理模块；所述中频处理模块用于对所述中频信号进行降采样和滤波处理，得到滤波信号，根据所述滤波信号计算所述中频信号的幅度值，并将所述幅度值输入到所述加法器的第一端；所述控制模块用于控制所述振荡器的扫描宽度和扫频速度，并将所述扫描宽度和所述扫频速度配置给预失真处理模块；所述预失真处理模块用于从所述中频处理模块中获取分辨率带宽，根据所述分辨率带宽、所述扫描宽度和所述扫频速度计算出幅度补偿值，并将所述幅度补偿值输入到所述加法器的第二端；所述加法器用于将其第一端的信号与其第二端的信号进行加法运算，得到待显示的幅度数据，并将所述待显示的幅度数据输出给所述显示模块；所述显示模块用于显示所述待显示的幅度数据。根据第二方面，一种实施例中提供一种频谱分析仪的信号处理方法，包括：获取频谱分析仪的分辨率带宽以及振荡器的扫描宽度和扫频速度；根据所述分辨率带宽、所述扫描宽度和所述扫频速度计算出幅度补偿值，所述幅度补偿值用于对中频信号的幅度值进行补偿。依据上述实施例的频谱分析仪及其信号处理方法，由于能够根据分辨率带宽、扫描宽度和扫频速度计算出对应的幅度补偿值，并用该幅度补偿值对中频信号的幅度衰减进行补偿，这样，在当前的分辨率带宽下，当振荡器的扫频速度增大时，因幅度响应时间减小而导致的幅度衰减可以用当前扫频速度下的幅度补偿值进行补偿，从而能够在保证频率准确性和幅度准确性的前提下减小频谱分析仪的扫描时间，提高测量速度。附图说明图1为现有技术中频谱分析仪的结构示意；图2为本专利技术一种实施例的频谱分析仪的结构示意图；图3为本专利技术一种实施例的频谱分析仪的信号处理方法的流程图；图4为本专利技术一种具体实施例的频谱分析仪的结构示意图；图5为本专利技术一种具体实施例的幅度响应曲线与预失真曲线的示意图；图6为本专利技术一种具体实施例的频谱分析仪的信号处理方法的流程图。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。在图1所示的频谱分析仪中，频谱仪的中频采样率(即模数转换器的采样率)是固定的，一般先要经过抽取过程来降低其采样率，然后再将降采样后的信号送入中频滤波器(也即RBW滤波器)进行成型滤波，以进一步得到最终的频谱信号。在该过程中，当频谱分析仪的RBW较大时要求的带宽大，但抽取倍数比较小；反之，RBW越小时抽取的倍数就越大。这样，频谱分析仪可以根据RBW抽取到合适的速率，以方便RBW成型滤波的实现。同时，这样也可以实现在不同的速率下使用相同的RBW滤波器来实现不同的带宽，以降低设计的难度。但在该过程中，由于ADC进行数据采样时的采样率是固定的，对于不同的RBW滤波器，其要求的响应时间不一样，在RBW滤波器的带宽越小，也就是说滤波的带宽越窄时，其响应的时间就越长，该响应时间跟RBW的带宽是成反平方比的。因此，频谱分析仪的扫描时间只能根据设计的RBW滤波器来决定，RBW滤波器给出的准确幅度响应时间是多少，就必须要求是这一个扫描时间，这是由滤波器的特性决定。在本专利技术实施例中，采样预失真处理模块从中频处理模块中获取分辨率带宽，接着根据该分辨率带宽以及振荡器的扫描宽度和扫频速度计算出幅度补偿值，然后用该幅度补偿值对中频处理模块输出的中频信号进行补偿。实施例一：基于本专利技术的构思，图2示出了本专利技术实施例提供的一种频谱分析仪的结构，如图2所示，该频谱分析仪包括振荡器1、混频器2、中频处理模块3、控制模块4、预失真处理模块5、加法器6和显示模块7。其中，振荡器1用于在控制模块4的控制下产生扫频信号；混频器2用于将输入信号和振荡器1产生的扫频信号进行混频，得到中频信号，并将该中频信号输入到中频处理模块3；中频处理模块3用于对混频器2得到的中频信号进行降采样和滤波处理，得到滤波信号，根据该滤波信号计算出中频信号的幅度值，并将该幅度值输入到加法器6的第一端；控制模块4用于控制振荡器1的扫描宽度和扫频速度，并将该扫描宽度和扫频速度配置给预失真处理模块5；预失真处理模块5用于从中频处理模块3中获取分辨率带宽，根据该分辨率带宽以及振荡器1的扫描宽度和扫频速度计算出幅度补偿值，并将该幅度补偿值输入到加法器6的第二端；加法器6用于将其第一端的信号与其第二端的信号进行加法运算，得到待显示的幅度数据(也即补偿后的幅度值)，并将该待显示的幅度数据输出给显示模块7；显示模块7用于显示该待显示的幅度数据。基于图2所示的频谱分析仪，本实施例提供一种频谱分析仪的信号处理方法，其流程图参见图3，该方法可以包括如下步骤：步骤101：获取分辨率带宽和振荡器的扫描参数。频谱分析仪工作时，控制模块4控制振荡器1的扫描参数，同时将该扫描参数配置给预失真处理模块5，其中的扫描参数包括扫描宽度和扫频速度。预失真处理模块5获取该扫描宽度和扫频速度，同时从中频处理模块3中获取频谱分析仪的RBW。步骤102：计算幅度补偿值。预失真处理模块5根据获取到的RBW、扫描宽度和扫频速度，计算出频谱分析仪工作于该RBW、扫描宽度和扫频速度时的幅度补偿值，该幅度补偿值用于对中频处理模块3输出的中频信号的幅度值进行补偿。本实施例提供的频谱分析仪及其信号处理的方法，当频谱分析仪工作于某一分辨率带宽下时，比如，工作于较小的RBW，若提高振荡器1的扫频速度，则会因中频处理模块3的幅度响应时间减小而导致信号的幅度衰减，这时，预失真处理模块5会根据当前的RBW、扫频速度和扫描宽度计算出对应的幅度补偿值来对该幅度衰减进行补偿，从而能够在保证频率准确性和幅度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频谱分析仪，其特征在于，包括：振荡器、混频器、中频处理模块、控制模块、预失真处理模块、加法器和显示模块；所述振荡器用于在控制模块的控制下产生扫频信号；所述混频器用于将输入信号和所述振荡器产生的扫频信号进行混频，得到中频信号，并将所述中频信号输入到所述中频处理模块；所述中频处理模块用于对所述中频信号进行降采样和滤波处理，得到滤波信号，根据所述滤波信号计算所述中频信号的幅度值，并将所述幅度值输入到所述加法器的第一端；所述控制模块用于控制所述振荡器的扫描宽度和扫频速度，并将所述扫描宽度和所述扫频速度配置给预失真处理模块；所述预失真处理模块用于从所述中频处理模块中获取分辨率带宽，根据所述分辨率带宽、所述扫描宽度和所述扫频速度计算出幅度补偿值，并将所述幅度补偿值输入到所述加法器的第二端；所述加法器用于将其第一端的信号与其第二端的信号进行加法运算，得到待显示的幅度数据，并将所述待显示的幅度数据输出给所述显示模块；所述显示模块用于显示所述待显示的幅度数据。

【技术特征摘要】
1.一种频谱分析仪，其特征在于，包括：振荡器、混频器、中频处理模块、控制模块、预失真处理模块、加法器和显示模块；所述振荡器用于在控制模块的控制下产生扫频信号；所述混频器用于将输入信号和所述振荡器产生的扫频信号进行混频，得到中频信号，并将所述中频信号输入到所述中频处理模块；所述中频处理模块用于对所述中频信号进行降采样和滤波处理，得到滤波信号，根据所述滤波信号计算所述中频信号的幅度值，并将所述幅度值输入到所述加法器的第一端；所述控制模块用于控制所述振荡器的扫描宽度和扫频速度，并将所述扫描宽度和所述扫频速度配置给预失真处理模块；所述预失真处理模块用于从所述中频处理模块中获取分辨率带宽，根据所述分辨率带宽、所述扫描宽度和所述扫频速度计算出幅度补偿值，并将所述幅度补偿值输入到所述加法器的第二端；所述加法器用于将其第一端的信号与其第二端的信号进行加法运算，得到待显示的幅度数据，并将所述待显示的幅度数据输出给所述显示模块；所述显示模块用于显示所述待显示的幅度数据。2.如权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，所述中频处理模块包括中频预处理单元、中频滤波器和幅度检波单元；所述中频预处理单元用于对所述混频器输出的中频信号进行预处理，得到降采样的数字中频信号，并将所述降采样的数字中频信号输入到所述中频滤波器；所述中频滤波器用于对所述降采样的数字中频信号进行滤波，得到滤波信号，并将所述滤波信号输入到所述幅度检波单元；所述幅度检波单元用于根据所述滤波信号计算所述中频信号的幅度值，并将所述幅度值输入到所述加法器的第一端。3.如权利要求2所述的频谱分析仪，其特征在于，所述预失真处理模块包括映射单元、存储器、读取单元和计算单元；所述存储器用于存储预失真数据表，所述预失真数据表为分辨率带宽、映射比值和预失真数据的对应关系；所述映射单元用于接收所述控制模块配置的所述扫描宽度和所述扫频速度，根据所述扫描宽度和所述扫频速度计算扫描宽度和扫描时间的比值，得到映射比值，并输出所述映射比值给所述读取单元；所述读取单元用于从所述中频滤波器获取分辨率带宽，根据所述分辨率带宽和所述映射比值从所述预失真数据表中读取出两组预失真数据，并将这两组预失真数据输出给所述计算单元；所述计算单元用于对所述读取单元读取的两组...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗森，刘山，梁杰，
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