[发明专利]全数字中频频谱分析仪及频谱分析方法

摘要

本发明提供了一种全数字中频频谱分析仪及频谱分析方法。该全数字中频频谱分析仪包括模数转换器、正交数字下变频器、中频带宽滤波器、鉴幅鉴相器、频率计数器、视频滤波器、采样率提升模块、检波器、快速扫描补偿模块和控制及显示模块。本发明中的模数转换器可采用较低成本的中低速模数转换器，模数转换器对模拟中频信号进行采样后，后续通过单片的FPGA就可实现整个的数字中频频谱分析，成本低廉，调试方便，经过实际生产测试，稳定性高。采用本发明可以实现1Hz~1MHz的分析带宽。

主权项

一种全数字中频频谱分析仪，其特征是，包括：模数转换器，与正交数字下变频器相接，用于对模拟中频信号进行采样并进行模数转换以得到数字中频信号；正交数字下变频器，分别与所述模数转换器和中频带宽滤波器相接，用于产生两路正交信号，并将所产生的两路正交信号与所述数字中频信号混频，以得到零中频的宽带复基带信号s；其中，s=sr+j*si；中频带宽滤波器，分别与所述正交数字下变频器和鉴幅鉴相器相接，用于对所述宽带复基带信号s进行滤波，以得到窄带复基带信号s´；其中，s´=sr´+j*si´；鉴幅鉴相器，分别与所述中频带宽滤波器、视频滤波器和频率计数器相接，用于对所述窄带复基带信号s´进行振幅和相角的运算，以得出基带包络信号和复基带相位信号；频率计数器，分别与所述鉴幅鉴相器和控制及显示模块相接，用于对所述复基带相位信号进行计数运算，以得出宽带复基带信号s的频率值；频率计数器的具体工作原理为：在计数器开始工作前，将计数器清0；对于每一个窄带复基带信号s´=sr´+j*si´的周期，判断si´的相位是超前还是滞后sr´；如果si´相位超前sr´，则计数器减1；如果si´相位滞后sr´，则计数器加1；待所设定的若干计数周期都计数完成后，计数过程结束，最终所得计数值为中频偏差；之后由频率计数器进行相应运算，可得出宽带复基带信号s的频率值；视频滤波器，分别与所述鉴幅鉴相器和采样率提升模块相接，用于对所述基带包络信号进行滤波处理，以得到滤波后基带包络信号；采样率提升模块，分别与所述视频滤波器和检波器相接，用于将所述滤波后基带包络信号的采样率进行提升，以得到高采样率基带包络信号；检波器，分别与所述采样率提升模块和快速扫描补偿模块相接，用于对所述高采样率基带包络信号进行检波，以得到检波后基带包络信号；快速扫描补偿模块，分别与所述检波器和控制及显示模块相接，用于对所述检波后基带包络信号进行补偿，以得到补偿后基带包络信号；以及控制及显示模块，分别与所述频率计数器和所述快速扫描补偿模块相接，用于接收所述宽带复基带信号s的频率值和所述补偿后基带包络信号并进行显示。