一种智能自动增益控制的频谱分析仪制造技术

本实用新型专利技术提供一种智能自动增益控制的频谱分析仪，包括任意波信号发生器、MSP430电路、STM32电路、衰减电路、AGC自动增益电路、峰值检波电路、用户界面电路和4G模块电路。本实用新型专利技术利用4G技术实现手机端实时获取信号频谱图及各个频谱参数，实现更加便捷的数据观察和保存；在本地端提供了一个用户界面，能够直接在用户界面上显示被测信号的基波谐波等各种频谱参数；还增加了频谱绘制功能，可以通过用户界面直接显示测量信号的频谱图，而不需要通过示波器显示。本实用新型专利技术具有对超高频信号、低频信号、微弱信号及任意波信号等特殊信号的频谱特性测量精准、使用便捷的优点。

An Intelligent Automatic Gain Control Spectrum Analyser

【技术实现步骤摘要】
一种智能自动增益控制的频谱分析仪
本技术属于频谱分析
，具体涉及一种用于任意信号频谱特性的测量、频谱特性的远程传输、频谱特性曲线显示的智能频谱分析仪。
技术介绍
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赫兹以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。随着世界通信技术的高速发展，信号种类与传输方式越加多样化，各种高精度的混合信号以及信号分析仪层出不穷，而频谱特性是通信信号的关键指标之一。频谱分析仪逐渐应用于通信业务发展的各个领域，但是现有频谱分析仪存在任意信号的频谱特性测量、不同被测信号输入信号幅度要求不同、普通频谱特性测试仪测量频率带宽过窄、频谱特性远程传输以及频谱特性显示等问题。
技术实现思路
(一)解决的技术问题为了解决任意信号的频谱特性测量、不同被测信号输入信号幅度要求不同、普通频谱特性测试仪测量频率带宽过窄、频谱特性远程传输以及频谱特性显示等问题，本技术提供了一种智能自动增益控制的频谱分析仪，以STM32F103为主核心处理器，MSP430单片机为用户界面处理器，采用12位高精度模数转化AD模块在STM32的控制下扫描被测信号，配合STM32取点绘出信号曲线并进行快速傅里叶变换最终获得频谱特性图；利用智能自动增益控制实现信号源幅度可调，以满足不同被测信号的输入要求；利用4G模块实现与手机端通信，在手机端实时查看被测信号的频谱特性图；通过用户界面，能够在本地端显示频谱特性图和各频段数据。(二)技术方案为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：一种智能自动增益控制的频谱分析仪，包括任意波信号发生器、MSP430电路、STM32单片机电路、信号衰减电路、AGC自动增益电路、峰值检波电路、用户界面电路和4G模块电路；所述任意波信号发生器与信号衰减电路相连；所述MSP430电路与用户界面电路、STM32单片机电路相连；所述STM32单片机电路与AGC自动增益电路、峰值检波电路、4G模块电路相连；所述AGC自动增益电路与信号衰减电路、峰值检波电路相连。根据本技术的一实施例，所述MSP430电路包括用户界面模块以及串口通信模块组成，串口通信模块的输入与STM32串口的输出相连。根据本技术的一实施例，所述STM32电路包括ADC模块、串口通信模块、4G模块；ADC模块的输入口一路与信号衰减电路的输出口相连，一路与峰值检波模块的输出口相连，串口通信模块通路1的输出口与MSP430模块的输入口相连，4G模块与STM32的串口通信模块通路2的输出口相连。根据本技术的一实施例，所述信号衰减电路包括反相运放OP07。根据本技术的一实施例，所述AGC自动增益电路包括VCA810程控放大器、缓冲器OPA820和反相运放OP07。根据本技术的一实施例，所述峰值检波电路包括AD623峰值检波电路。根据本技术的一实施例，所述用户界面电路包括2.8寸TFT-LCD。根据本技术的一实施例，所述4G模块电路包括SIM7100C4G通信模块。(三)有益效果本技术的有益效果：一种智能自动增益控制的频谱分析仪，采用STM32F103为核心控制器，以AGC自动增益芯片为核心器件，并与幅度衰减电路组合，在STM32的控制下，调节输入信号的幅度直至移动至测量门限内，以满足不同被测信号的输入要求；利用AD623峰值检波器检波器获取被测信号输出的峰值信息，从而控制AGC自动增益模块控制输入信号放大倍数；利用加法器将输入信号和AD623采集的峰值相加，获得一个全部在x轴上方的输入信号；利用STM32的16位AD逐点采集出输入信号的各点数据，然后将这组波形数据进行快速傅里叶变换(FFT)，最终获得所需要的频谱信息；在MSP430搭载的液晶屏上制作一用户界面，在本地端描绘频谱图；利用4G模块实现与手机端通信，在手机端获取被测信号的频谱图和数据。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术结构原理框图。图2是STM32系统设计框图。图3是STM32软件系统设计流程图。图4是MSP430单片机软件系统设计流程图。图5是手机端APP程序流程图。图6是手机端APP界面示意图。图7是AGC自动增益电路示意图。图8是峰值检波电路示意图。图9是加法器电路示意图。图10是本技术系统实现框图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。结合图1，一种智能自动增益控制的频谱分析仪，包括任意波信号发生器、MSP430电路、STM32单片机电路、信号衰减电路、AGC自动增益电路、峰值检波电路、用户界面电路和4G模块电路；所述任意波信号发生器与信号衰减电路相连；所述MSP430电路与用户界面电路、STM32单片机电路相连；所述STM32单片机电路与AGC自动增益电路、峰值检波电路、4G模块电路相连；所述AGC自动增益电路与信号衰减电路、峰值检波电路相连。结合图2，STM32系统设计框图，包括主控制器STM32F103、峰值检波模块、AGC自动增益模块、ADC模块、快速傅里叶变换模块、串口通信模块、4G模块。在整个系统中，主控制器STM32F103起着关键作用，控制AGC自动增益模块的增益值，采集信号信息、用户界面更新等功能均由它来完成。STM32F103系统的设计主要分为六个模块：第一个是峰值检波模块，通过给峰值检波模读取出信号的峰值，再利用ADC模块采集模拟量转换成数字量，以便AGC增益模块控制输出增益；第二个是AGC自动增益模块，通过ADC采集回来的峰值和一定的衰减倍数，计算出输入信号幅度，再通过DAC输出电压来切换AGC模块增益，使输入电压控制在0～3.3V内，便于ADC模块采集输入信号图形；第三个是ADC模块，利用STM32F103片内集成的A/D转换器逐点读取输入信号的各点幅值，通过存储在数组中，在STM32内部绘制出一副输入信号的X-Y波形图；第四个是快速傅里叶变换模块，利用AD采集到的信号数据图形进行快速傅里叶变换，在一周期内去2000个点做FFT，最终计算出基波与各次谐波的频率和幅值信息；第五个是串口通信模块，利用STM32F103的串口1将FFT出的结果逐个发送给MSP430单片机，以便MSP430单片机的用户界面显示；第六个是4G模块，负责与手机端通信，发送单片机内采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能自动增益控制的频谱分析仪，其特征在于：包括任意波信号发生器、MSP430电路、STM32单片机电路、信号衰减电路、AGC自动增益电路、峰值检波电路、用户界面电路和4G模块电路；所述任意波信号发生器与信号衰减电路相连；所述MSP430电路与用户界面电路、STM32单片机电路相连；所述STM32单片机电路与AGC自动增益电路、峰值检波电路、4G模块电路相连；所述AGC自动增益电路与信号衰减电路、峰值检波电路相连。

【技术特征摘要】
1.一种智能自动增益控制的频谱分析仪，其特征在于：包括任意波信号发生器、MSP430电路、STM32单片机电路、信号衰减电路、AGC自动增益电路、峰值检波电路、用户界面电路和4G模块电路；所述任意波信号发生器与信号衰减电路相连；所述MSP430电路与用户界面电路、STM32单片机电路相连；所述STM32单片机电路与AGC自动增益电路、峰值检波电路、4G模块电路相连；所述AGC自动增益电路与信号衰减电路、峰值检波电路相连。2.根据权利要求1所述的一种智能自动增益控制的频谱分析仪，其特征在于：所述MSP430电路包括用户界面模块以及串口通信模块组成，串口通信模块的输入与STM32串口的输出相连。3.根据权利要求2所述的一种智能自动增益控制的频谱分析仪，其特征在于：所述STM32电路包括ADC模块、串口通信模块、4G模块；ADC模块的输入口一路与信号衰减电路的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：林煜，崔渊，俞洋，薛波，王云松，黄成，张丽，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32