[发明专利]一种频谱仪采用数字信号处理实现RBW和VBW的方法在审

专利信息
申请号: 202210344664.4 申请日: 2022-04-02
公开(公告)号: CN114966200A 公开(公告)日: 2022-08-30
发明(设计)人: 邓桂福;刘畅;金曙晨 申请(专利权)人: 成都威频科技有限公司
主分类号: G01R23/16 分类号: G01R23/16;G01R23/167;G01R23/20
代理公司: 成都诚中致达专利代理有限公司 51280 代理人: 曹宇杰
地址: 611730 四川省成都市高新区*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 频谱仪 采用 数字信号 处理 实现 rbw vbw 方法
【说明书】:

一种频谱仪采用数字信号处理实现RBW和VBW的方法,包括步骤:步骤1,对中频信号进行数字化;步骤2,对中频信号进行变频,得到混频信号。步骤3,通过滤波,得到两路正交的原始采样率的零中频信号;步骤4,对两路原始采样率的零中频信号分别进行抽取和滤波;步骤5,对抽取和滤波后的两路原始采样率的零中频信号进行原型滤波,得到同相路信号I和正交路信号Q;步骤6,对同相路信号I和正交路信号Q进行求模运算,并得到视频信号;步骤7,对视频信号进行滤波处理。RBW和VBW的实现全部在一片FPGA中即可完成,同时整个处理过程是数据流式的工作方式,无需将数据进行缓存,该设计简化了系统复杂度,同时降低了设计成本、体积和功耗,具有较强的实用性。

技术领域

发明涉及频谱仪数字信号处理领域,尤其涉及一种频谱仪采用数字信号处理实现RBW和VBW的方法。

背景技术

分辨率带宽(RBW)和视频带宽(VBW)是频谱仪的两个重要指标,RBW决定了频谱仪分辨两个紧邻信号的能力,VBW决定了频谱仪抑制视频信号噪声的能力。而传统频谱仪RBW和VBW是靠模拟滤波器以及包络检波器来实现的。模拟滤波器电路复杂、受温漂和器件老化影响,指标稳定性较差。同时器件一致性也影响了RBW和VBW指标的一致性,往往需要复杂的调试才能保证指标。另外最重要的缺点是模拟滤波器难以实现窄带的RBW和VBW。因此后来发展出了模拟/数字混合处理方式,采用模拟滤波器实现宽带滤波,采用数字滤波器实现窄带滤波。但是由于依然保留了模拟滤波器方式,模拟滤波器的固有缺陷依然存在。

再到后来,发展出了全数字实现的RBW和VBW滤波器。数字滤波器设计更加简单、灵活以及具有良好的温度稳定性,没有老化现象,无需调整,能实现较高精度的带宽。但是传统数字滤波器,信号必须经过快速傅里叶变换(FFT),而且整个频谱仪工作于固定调谐模式,即频谱仪的本振不是连续扫频,而是以一定的频率步进进行跳频,降低了频率扫描速度。而且FFT占用大量的FPGA资源,数字滤波器实现较为复杂。

发明内容

本发明提供了一种频谱仪采用数字信号处理实现RBW和VBW的方法,以解决上述现有技术的不足,RBW和VBW的实现全部在一片FPGA中即可完成,同时整个处理过程是数据流式的工作方式,无需将数据进行缓存。该设计简化了系统复杂度,同时降低了设计成本、体积和功耗,具有较强的实用性。

为了实现本发明的目的,拟采用以下技术:

一种频谱仪采用数字信号处理实现RBW和VBW的方法,包括步骤:

步骤1,对中频信号进行ADC数字化;

步骤2,对步骤1数字化后的中频信号进行变频,并得到混频信号。

步骤3,对步骤2得到的混频信号通过滤波,得到两路正交的原始采样率的零中频信号:同相路零中频信号I1和正交路零中频信号Q1

步骤4,根据RBW的带宽大小,对步骤3得到的同相路零中频信号I1和正交路零中频信号Q1的两路原始采样率的零中频信号分别进行抽取和滤波;

步骤5,对步骤4中抽取和滤波后的同相路零中频信号I1和正交路零中频信号Q1进行原型滤波,得到同相路信号I和正交路信号Q;

步骤6,对步骤5中得到的同相路信号I和正交路信号Q进行求模运算,并得到视频信号;

步骤7,对步骤6中所得的视频信号进行滤波处理。

进一步地,步骤2中对步骤1数字化后的中频信号进行数字正交下变频,数字下变频的本振信号为:同相路本振信号NCO_I和正交路本振信号NCO_Q。

进一步地,步骤2中的同相路本振信号NCO_I以及正交路本振信号NCO_Q的数学模型分别为:

其中,为本振信号数字化的归一化频率,n为本振信号数字化后的数据点计数。

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