專利名稱：分布式頻譜分析儀及應(yīng)用其進(jìn)行頻譜分析的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種分布式頻譜分析儀及應(yīng)用其進(jìn)行頻譜分析的方法。
背景技術(shù)：
頻譜分析儀是研究電信號頻譜結(jié)構(gòu)的儀器，用于信號失真度、調(diào)制度、譜純度、頻率穩(wěn)定度和交調(diào)失真等信號參數(shù)的測量，可用以測量放大器和濾波器等電路系統(tǒng)的某些參數(shù)，是一種多用途的電子測量儀器。如圖I所示，為現(xiàn)有技術(shù)中的頻譜分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖，下面，對目前的頻譜分析 儀一般所包括的各部分硬件進(jìn)行說明如下。頻譜分析儀的頻率覆蓋范圍一般從kHz到GHz量級，一般通過幾次下變頻將射頻/微波信號變到ADC (Analog to Digital Converter,模數(shù)變換器)可采樣的頻率,完成這部分工作的功能電路是射頻/微波處理模塊。經(jīng)過下變頻后的模擬信號由ADC進(jìn)行采樣實(shí)現(xiàn)模數(shù)變換，ADC輸出的IQ數(shù)據(jù)接下來便送往數(shù)字信號處理模塊進(jìn)行分析處理，然后由顯示模塊完成數(shù)據(jù)到圖形曲線的轉(zhuǎn)換，在儀表的顯示屏上顯示出來。操作者通過面板菜單對儀器進(jìn)行操作，人機(jī)交互模塊將這些操作變換成控制命令，通過主控模塊對儀表的各功能電路進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和處理控制，以完成操作者需要的測試和數(shù)據(jù)處理。時(shí)鐘和電源是儀器中必不可少的兩個(gè)硬件組成部分，主要提供儀器內(nèi)部電路的時(shí)鐘和供電。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下問題
現(xiàn)有的頻譜分析儀，由于是整體單機(jī)箱設(shè)計(jì)，所以，存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)
I、儀表能支持的頻段是固定。2、儀表支持測量端口是固定的，一般只能支持I個(gè)端口測量。3、由于體積重量較大，對于特殊場景(比如塔臺上的設(shè)備等)的測試不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種分布式頻譜分析儀及應(yīng)用其進(jìn)行頻譜分析的方法，解決現(xiàn)有的技術(shù)方案中的頻譜分析儀只能通過單端口對固定頻段進(jìn)行頻譜分析測量，以及應(yīng)用場景受限的問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例一方面提供了一種分布式頻譜分析儀，至少包括主機(jī)，以及一個(gè)或多個(gè)射頻接收機(jī)
所述射頻接收機(jī)，用于接收射頻信號，對所述射頻信號進(jìn)行變頻處理及模數(shù)AD轉(zhuǎn)換，并將AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過數(shù)字光模塊，經(jīng)由光纖發(fā)送給所述主機(jī)；
所述主機(jī)，包括數(shù)字信號處理模塊，以及一個(gè)或多個(gè)數(shù)字光模塊，每個(gè)所述數(shù)字光模塊用于通過光纖與一個(gè)所述射頻接收機(jī)相連接，并接收所述射頻接收機(jī)發(fā)送的所述AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，所述數(shù)字信號處理模塊用于對所接收到的所述AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行處理。另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種通過分布式頻譜分析儀進(jìn)行頻譜分析的方法， 分別在各待分析射頻信號源部署相應(yīng)類型的射頻接收機(jī)；
分別將各射頻接收機(jī)通過光纖與主機(jī)上一個(gè)相應(yīng)類型的數(shù)字光模塊相連接；
啟動所述主機(jī)和相應(yīng)的所述射頻接收機(jī)，輸入操作指令，以使所述主機(jī)接收所述射頻接收機(jī)發(fā)送的AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，并進(jìn)行頻譜分析處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例所提出的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)
通過應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，對頻譜分析儀采用分體設(shè)計(jì)，由射頻接收機(jī)進(jìn)行信號接收，對接收到的信號進(jìn)行變頻處理及模數(shù)AD轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號發(fā)送至主機(jī)進(jìn)行信號處理和分析，在此結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)射頻接收機(jī)通過數(shù)字光模塊，經(jīng)由光纖分別與主機(jī)上的相應(yīng)數(shù)字光模塊相連接，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，由主機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的總體控制和信號處理，頻譜分析，從而，使頻譜分析儀的主機(jī)應(yīng)用多接口設(shè)計(jì)，可以支持同時(shí)接入控制多個(gè)射頻接收機(jī)，非常方便的實(shí)現(xiàn)多端口測量擴(kuò)展，而射頻接收機(jī)功耗和體積小重量輕，與主機(jī)采用數(shù)字光纖連接，主機(jī)與射頻接收機(jī)的安放距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到幾十公里，可以實(shí)現(xiàn)本地測量安裝，遠(yuǎn)程控制處理，滿足各種特殊需求。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中的頻譜分析儀的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提出的一種分布式頻譜分析儀的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提出的一種分布式頻譜分析儀中的射頻接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提出的一種分布式頻譜分析儀中的主機(jī)的結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提出的一種應(yīng)用分布式頻譜分析儀進(jìn)行頻譜分析的方法的流程不意 圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提出的一種具體應(yīng)用場景下的分布式頻譜分析儀的主機(jī)部分的結(jié)構(gòu)不意 圖7為本發(fā)明實(shí)施例所提出的一種具體應(yīng)用場景下的分布式頻譜分析儀的射頻接收機(jī)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如背景技術(shù)所述，目前的頻譜分析儀一般都是一體化，射頻接收，信號處理，人機(jī)操作，屏幕顯示等都是裝配于一個(gè)機(jī)箱結(jié)構(gòu)，對于只能支持預(yù)定頻段，和一個(gè)測量通道。為了克服這樣的缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種分布式頻譜分析儀，將頻譜分析儀分為射頻接收機(jī)和主機(jī)兩部分，由射頻接收機(jī)進(jìn)行信號接收，對接收到的信號進(jìn)行變頻處理及AD轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號發(fā)送至主機(jī)進(jìn)行信號處理和頻譜分析，在此結(jié)構(gòu)中，頻譜分析儀的主機(jī)應(yīng)用多接口設(shè)計(jì)，可以支持同時(shí)接入控制多個(gè)射頻接收機(jī)，從而，解決現(xiàn)有的技術(shù)方案中的頻譜分析儀只能通過單端口對固定頻段進(jìn)行頻譜分析測量，以及應(yīng)用場景受限的問題。如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例所提出的一種分布式頻譜分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖，至少包括主機(jī)21，以及一個(gè)或多個(gè)射頻接收機(jī)22，在實(shí)際應(yīng)用中，分布式頻譜分析儀最低配直需要一臺王機(jī)21及一臺射頻接收機(jī)22。圖2中所示的射頻接收機(jī)I、射頻接收機(jī)2……射頻接收機(jī)N具體為分布式頻譜分析儀中所包括的N個(gè)射頻接收機(jī)22，圖中以虛線表示的模塊和部件可以根據(jù)需要而擴(kuò)展。以下分別對分布式頻譜分析儀的各組成部分進(jìn)行具體說明。射頻接收機(jī)22，用于從射頻源接收射頻信號(在實(shí)際應(yīng)用中，由于信號源的差異，也可能接收到微波信號，這僅是信號類型的改變，這樣的變化并不影響本發(fā)明實(shí)施例所提出的后續(xù)技術(shù)方案的內(nèi)容，也不會不影響本發(fā)明的保護(hù)范圍)，對該射頻信號進(jìn)行增益控 制，變頻和濾波處理，以及AD (Analog to Digital，模一數(shù))轉(zhuǎn)換，并將AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過數(shù)字光模塊225，經(jīng)由光纖發(fā)送給主機(jī)21。在本發(fā)明實(shí)施例中，射頻接收機(jī)22的數(shù)量具體可以為一個(gè)或多個(gè)，可以根據(jù)需要進(jìn)行測量分析的射頻源進(jìn)行相應(yīng)的部署，其所部署的位置與主機(jī)21的距離可以根據(jù)光纖部署的長度進(jìn)行調(diào)整，最遠(yuǎn)可以達(dá)到幾十公里，從而，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的一體式頻譜分析儀必須將儀器部署在射頻源直接相連的現(xiàn)場，才能進(jìn)行測量分析的缺陷，使射頻測量分析的操作更加靈活方便。如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例所提出的一種分布式頻譜分析儀中的射頻接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，具體包括以下模塊。模擬信號處理模塊221，用于接收射頻/微波信號，并對射頻/微波信號進(jìn)行增益控制，變頻及濾波處理，輸出相應(yīng)的模擬中頻信號，此處變頻處理的規(guī)則和方式取決于轉(zhuǎn)換模塊222可采樣的頻率范圍，模擬信號處理模塊221進(jìn)行變頻處理的最終效果在于將接收到的信號變頻至轉(zhuǎn)換模塊222可采樣的頻率范圍，以便進(jìn)行后續(xù)的處理，在達(dá)到相應(yīng)的變頻效果后，模擬信號處理模塊221將變頻后的模擬中頻信號發(fā)送給轉(zhuǎn)換模塊222，需要說明的是，模擬信號處理模塊221在此過程中的變頻處理可以為一次或多次，具體變頻處理次數(shù)的變化并不會影響本發(fā)明的保護(hù)范圍。轉(zhuǎn)換模塊222，用于對模擬信號處理模塊221進(jìn)行變頻處理后的模擬中頻信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換處理，輸出相應(yīng)的數(shù)字信號，考慮到頻譜分析儀的最終處理信號應(yīng)為數(shù)字信號，因此，相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換操作由射頻接收機(jī)22中的轉(zhuǎn)換模塊222來完成，具體的轉(zhuǎn)換操作規(guī)則可以根據(jù)射頻接收機(jī)22所部署的射頻信號源的具體類型來進(jìn)行調(diào)整。通信模塊223，用于將轉(zhuǎn)換模塊222進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)字信號通過光纖發(fā)送給主機(jī)21，此模塊的作用在于對數(shù)字信號的轉(zhuǎn)發(fā)。在具體的處理場景中，通信模塊223可以由FPGA (Field — Programmable GateArray，現(xiàn)場可編程門陣列)224和數(shù)字光模塊225組成。FPGA224，用于對模擬信號處理模塊221進(jìn)行時(shí)序控制，并將轉(zhuǎn)換模塊222進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)字光模塊225。數(shù)字光模塊225，用于將FPGA224轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)字信號通過光纖發(fā)送給主機(jī)21。進(jìn)一步的，數(shù)字光模塊225在具體的應(yīng)用場景中需要進(jìn)行以下兩方面的處理
(I)主機(jī)21至射頻接收機(jī)22的控制信息傳輸。
數(shù)字光模塊225接收主機(jī)21通過光纖發(fā)送的包含時(shí)鐘信號、控制指令和數(shù)據(jù)信息的數(shù)字光信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，并將所述數(shù)字電信號轉(zhuǎn)發(fā)給FPGA224，以使FPGA224根據(jù)該數(shù)字電信號的解析結(jié)果，對模擬信號處理模塊221進(jìn)行時(shí)序控制。通過以上的處理，主機(jī)21和射頻接收機(jī)22通過光纖進(jìn)行包含時(shí)鐘信息的信號交互，按照預(yù)定流程和預(yù)定義協(xié)議，射頻接收機(jī)22的時(shí)鐘鎖定于主機(jī)21的時(shí)鐘，確保頻譜分析測量過程中兩者時(shí)鐘信息的一致性，保證了頻譜分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。(2)射頻接收機(jī)22至主機(jī)21的信號傳輸。數(shù)字光模塊225接收所述FPGA轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)字電信號，并將所述電數(shù)字信號與本地管理信息組合按照預(yù)定格式打包成幀，將數(shù)字電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號，通過光纖發(fā)送給所述主機(jī)21。需要說明的是，主機(jī)21和射頻接收機(jī)22之間的光纖傳輸協(xié)議，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行定義，在能夠保證光纖正常通信的情況下，具體協(xié)議規(guī)則的變化并不是本發(fā)明實(shí)施例所關(guān)心的重點(diǎn)，在此不做描述。另一方面，為了實(shí)現(xiàn)對射頻接收機(jī)22的控制，尤其是在主機(jī)21與射頻接收機(jī)22相距較遠(yuǎn)的情況下，為了實(shí)現(xiàn)對射頻接收機(jī)22的遠(yuǎn)程操作和調(diào)節(jié)，主機(jī)21需要與射頻接收機(jī)22之間建立相應(yīng)的控制機(jī)制，因此，在這樣的應(yīng)用場景中，射頻接收機(jī)22進(jìn)一步還可以包括以下處理單元MCU (Micro Control Unit，微控制單元)226，用于根據(jù)數(shù)字光模塊225所接收到的控制指令和數(shù)據(jù)信息，對FPGA224，以及射頻接收機(jī)22內(nèi)部的各電路和其他模塊進(jìn)行配置加載和故障管理，此處理單元的作用在于根據(jù)主機(jī)21所發(fā)送的控制指令和數(shù)據(jù)信息對射頻接收機(jī)22進(jìn)行相應(yīng)的控制和配置處理。時(shí)鐘恢復(fù)電路及參考源模塊227，用于對FPGA224轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)鐘信號進(jìn)行恢復(fù)和去抖，為模擬信號處理模塊221提供與主機(jī)21的時(shí)鐘信號相同步的本地參考信號，并為轉(zhuǎn)換模塊222提供采樣時(shí)鐘。通過以上的處理，時(shí)鐘恢復(fù)電路及參考源模塊227將主機(jī)21的時(shí)鐘信息與射頻接收機(jī)22中的相關(guān)模塊進(jìn)行交互和同步，從而，使各模塊可以按照主機(jī)21的時(shí)鐘信息進(jìn)行相應(yīng)的處理，射頻接收機(jī)22的時(shí)鐘鎖定于主機(jī)21的時(shí)鐘，確保頻譜分析測量過程中兩者時(shí)鐘信息的一致性，保證了頻譜分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。如圖2所示，主機(jī)21包括數(shù)字信號處理模塊211，以及一個(gè)或多個(gè)數(shù)字光模塊212。其中，每個(gè)數(shù)字光模塊212均可用于通過光纖與一個(gè)射頻接收機(jī)22相連接，并接收射頻接收機(jī)22發(fā)送的AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，數(shù)字信號處理模塊211則用于對所接收到的所述AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行處理。需要說明的是，主機(jī)21中所部署的數(shù)字光模塊212的數(shù)量可以根據(jù)需要接入的射頻接收機(jī)22的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，從而，使多個(gè)射頻接收機(jī)22同時(shí)與主機(jī)21相連接，在需要進(jìn)行不同的射頻源的分析測量時(shí)，可以直接進(jìn)行射頻接收機(jī)22的切換，克服現(xiàn)有技術(shù)中只能通過單一接口對固定頻率進(jìn)行測量分析的缺陷。在具體的應(yīng)用場景中，上述的一個(gè)或多個(gè)射頻接收機(jī)22具體為相同類型的射頻接收機(jī)，或不同類型的射頻接收機(jī)(根據(jù)射頻源進(jìn)行調(diào)整)。
如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例所提出的一種分布式頻譜分析儀中的主機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，具體包括以下模塊。數(shù)字信號處理模塊211的作用與現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)字信號處理模塊相類似，用于對數(shù)字信號的分析處理。數(shù)字光模塊212，用于通過光纖與一個(gè)射頻接收機(jī)22相連接，在具體的處理場景中，一個(gè)數(shù)字光模塊212通過光纖只與一個(gè)射頻接收機(jī)22相連接，從而，保證了各射頻接收機(jī)22所傳輸?shù)男盘柌粫l(fā)生相互干擾，而且，主機(jī)21可以直接通過相應(yīng)的數(shù)字光模塊212的切換或啟用，實(shí)現(xiàn)對不同射頻接收機(jī)22的調(diào)用，即實(shí)現(xiàn)對不同射頻源的信號獲取，而且在具體的測量分析過程中，通過接口隔離避免了信號的相互干擾，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的頻譜分析儀只能對單一頻率進(jìn)行測量，以及頻率更改過程繁瑣的問題。需要說明的是，對于數(shù)字信號處理模塊211所分析處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果，根據(jù)具體的輸出方式的差異，主機(jī)21的結(jié)構(gòu)也存在相應(yīng)的差異， 一方面，數(shù)字信號處理模塊211可以直接將分析結(jié)果所對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)出，呈現(xiàn)給相應(yīng)的操作者，例如，可以輸出到外接的終端設(shè)備(例如計(jì)算機(jī))，存儲為相應(yīng)的文件，或通過終端設(shè)備的顯示器進(jìn)行顯示，也可以直接將相應(yīng)的結(jié)果進(jìn)行打印，直接呈現(xiàn)在相應(yīng)的報(bào)告單上。另一方面，主機(jī)21上還可以再添加一個(gè)顯示模塊213，用于將數(shù)字信號處理模塊211對所述AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖形曲線，并進(jìn)行顯示。具體采用上述哪種方式進(jìn)行相應(yīng)的分析處理結(jié)果的輸出，可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行設(shè)定，這樣的變化并不影響本發(fā)明的保護(hù)范圍。在具體的應(yīng)用場景下，為了與前述的對射頻接收機(jī)21進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的場景相對應(yīng)，主機(jī)21還可以進(jìn)一步包括以下模塊。主控模塊214，用于根據(jù)接收到的操作指令(具體的操作指令可以通過主機(jī)21上的控制按鍵進(jìn)行觸發(fā)，也可以是通過外界的輸入設(shè)備直接進(jìn)行操作指令的輸入)，選擇需要啟用的射頻接收機(jī)22，并向數(shù)字信號處理模塊211發(fā)送相應(yīng)的控制指令和數(shù)據(jù)信息。時(shí)鐘215,用于輸出時(shí)鐘信號。FPGA216，分別與各數(shù)字光模塊212相連接，用于將數(shù)字信號處理模塊211所轉(zhuǎn)發(fā)的控制指令和數(shù)據(jù)信息，以及時(shí)鐘215輸出的時(shí)鐘信號發(fā)送給需要啟用的射頻接收機(jī)22(主控模塊214所確定的)所對應(yīng)的數(shù)字光模塊212，由數(shù)字光模塊212通過光纖將包含所述時(shí)鐘信號、所述控制指令和所述數(shù)據(jù)信息的數(shù)字光信號發(fā)送給相應(yīng)的射頻接收機(jī)22，還用于將各數(shù)字光模塊212所轉(zhuǎn)發(fā)的AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號發(fā)送給數(shù)字信號處理模塊211進(jìn)行處理。相對應(yīng)的，為了應(yīng)用上述的分布式頻譜分析儀進(jìn)行頻譜分析測試處理，本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步提出了相應(yīng)的處理方案，如圖5所示，為本發(fā)明實(shí)施例所提出的一種應(yīng)用分布式頻譜分析儀進(jìn)行頻譜分析的方法的流程示意圖，具體包括以下步驟
步驟S501、分別在各待分析射頻信號源部署相應(yīng)類型的射頻接收機(jī)。具體的，所部署的射頻接收機(jī)的數(shù)量具體可以為一個(gè)或多個(gè)，可以根據(jù)需要進(jìn)行測量分析的射頻源進(jìn)行相應(yīng)的部署。而且，所部署的射頻接收機(jī)的類型可以相同，也可以不同。
步驟S502、分別將各射頻接收機(jī)通過光纖與主機(jī)上一個(gè)相應(yīng)類型的數(shù)字光模塊相連接。射頻接收機(jī)所部署的位置與主機(jī)的距離可以根據(jù)光纖部署的長度進(jìn)行調(diào)整，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的一體式頻譜分析儀必須將儀器部署在射頻源直接相連的現(xiàn)場，才能進(jìn)行測量分析的缺陷，使射頻測量分析的操作更加靈活方便。步驟S503、啟動所述主機(jī)和相應(yīng)的所述射頻接收機(jī)，輸入操作指令，以使所述主機(jī)接收所述射頻接收機(jī)發(fā)送的AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，并進(jìn)行頻譜分析處理。具體的，在本步驟中輸入操作指令后，主機(jī)中相應(yīng)的處理過程如下 (I)所述主機(jī)根據(jù)該操作指令，確定當(dāng)前需要進(jìn)行頻譜分析的待分析射頻信號源，并選擇需要啟動的射頻接收機(jī)。根據(jù)需要進(jìn)行測量的射頻點(diǎn)，選擇需要啟用的射頻接收機(jī)，在同一個(gè)射頻點(diǎn)部署了多個(gè)不同類型的射頻接收機(jī)的情況下，可以選擇需要啟用的相應(yīng)類型的射頻接收機(jī)。(2)所述主機(jī)通過光纖，向所述需要啟動的射頻接收機(jī)發(fā)送包含時(shí)鐘信號、控制指令和數(shù)據(jù)信息的數(shù)字光信號，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步和控制操作。通過本步驟，主機(jī)對遠(yuǎn)端的射頻接收機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制操作，并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的時(shí)鐘同步。(3)所述主機(jī)接收所述需要啟動的射頻接收機(jī)返回的AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，進(jìn)行頻譜分析處理，并將相應(yīng)的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖形曲線進(jìn)行顯示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例所提出的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)
通過應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，對頻譜分析儀采用分體設(shè)計(jì)，由射頻接收機(jī)進(jìn)行信號接收，對接收到的信號進(jìn)行變頻處理及模數(shù)AD轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號發(fā)送至主機(jī)進(jìn)行信號處理和分析，在此結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)射頻接收機(jī)通過數(shù)字光模塊，經(jīng)由光纖分別與主機(jī)上的相應(yīng)數(shù)字光模塊相連接，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，由主機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的總體控制和信號處理，頻譜分析，從而，使頻譜分析儀的主機(jī)應(yīng)用多接口設(shè)計(jì)，可以支持同時(shí)接入控制多個(gè)射頻接收機(jī)，非常方便的實(shí)現(xiàn)多端口測量擴(kuò)展，而射頻接收機(jī)功耗和體積小重量輕，與主機(jī)采用數(shù)字光纖連接，主機(jī)與射頻接收機(jī)的安放距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到幾十公里，可以實(shí)現(xiàn)本地測量安裝，遠(yuǎn)程控制處理，滿足各種特殊需求。下面，結(jié)合具體的應(yīng)用場景，對本發(fā)明實(shí)施例所提出的技術(shù)方案進(jìn)行說明。本發(fā)明實(shí)施例提出分布式頻譜分析儀的目的，是解決現(xiàn)有頻譜儀表的測量頻段固定，不便于頻段更換，測量端口固定，不便于擴(kuò)展，而且測量，信號處理和控制顯示一體化的問題。本發(fā)明實(shí)施例所提出的技術(shù)方案中，頻譜分析儀采用分體式結(jié)構(gòu)，整個(gè)頻譜分析儀分為兩大部分射頻接收機(jī)和主機(jī)。本發(fā)明實(shí)施例所提出的分布式頻譜分析儀具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(I)射頻接收機(jī)和主機(jī)通過數(shù)字光纖進(jìn)行互聯(lián)，接受主機(jī)的控制，完成對射頻信號的變頻處理及AD轉(zhuǎn)換，并將AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號傳送到主機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理。(2)主機(jī)接收射頻接收機(jī)的數(shù)字信號，并進(jìn)行信號處理，完成系統(tǒng)的顯示，控制等。一臺主機(jī)可以包含多個(gè)數(shù)字光模塊，可以支持同時(shí)接入多個(gè)射頻接收機(jī)，非常方便實(shí)現(xiàn)多端口測量擴(kuò)展。
通過上述的結(jié)構(gòu)設(shè)置，當(dāng)需要頻譜儀需要支持不同頻段，或支持對多個(gè)射頻通道進(jìn)行分析時(shí)，可以通過更換不同類型的射頻接收機(jī)和在主機(jī)側(cè)選擇下載相應(yīng)的測量程序即可以實(shí)現(xiàn)，無需更換不同型號頻譜儀或采用多臺傳統(tǒng)頻譜儀，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的頻譜分析儀只能對單一頻段進(jìn)行測試的缺陷。在本發(fā)明實(shí)施例所提出的分布式頻譜分析儀中，射頻接收機(jī)只有射頻接收和AD轉(zhuǎn)換功能，功耗，體積，重量相對于現(xiàn)有技術(shù)中的一體傳統(tǒng)化頻譜分析儀要小很多，對于特殊測量場景，射頻接收機(jī)更便于接近待測設(shè)備(即前述的射頻源)，主機(jī)則可以放置較遠(yuǎn)的地方，便于操作觀測，這樣的分體式設(shè)計(jì)，便于對特殊場景的測量分析，尤其是在一些不便攜帶一體式頻譜分析儀的場景下，更便于測量部署、操作和觀測。在具體的應(yīng)用場景中，主機(jī)和射頻接收機(jī)啟動后，通過光纖進(jìn)行信號傳輸，按照預(yù)定流程和預(yù)定義協(xié)議，射頻接收機(jī)的時(shí)鐘鎖定于主機(jī)時(shí)鐘。完成建立通信通道后，其他操作功能同一般頻譜儀功能類似。主機(jī)和射頻接收機(jī)之間的光纖傳輸協(xié)議，需要特殊定義，在此不做描述。
如圖6所示，為本發(fā)明實(shí)施例所提出的一種具體應(yīng)用場景下的分布式頻譜分析儀的主機(jī)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。分布式頻譜分析儀的主機(jī)功能和構(gòu)架與現(xiàn)有技術(shù)中的一般頻譜分析儀基本相同，但是不包含一般頻譜分析儀的射頻電路和ADC電路。其中，數(shù)字信號處理模塊61用于對數(shù)字信號的分析處理，顯示模塊62用于將數(shù)字信號處理模塊的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖形曲線進(jìn)行顯示，人機(jī)交互模塊63用于獲取操作者對主機(jī)的操作指令(按鍵操作或指令輸入)，主控模塊64用于根據(jù)操作指令進(jìn)行射頻接收機(jī)的選擇，以及相應(yīng)的控制指令和數(shù)據(jù)信息的生成，時(shí)鐘65用于輸出時(shí)鐘信號，電源66則用于為主機(jī)供電。同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例所提出的分體式頻譜分析儀中還增加了一個(gè)FGPA67和多個(gè)數(shù)字光模塊68作為接口電路，實(shí)現(xiàn)到N個(gè)射頻接收機(jī)的數(shù)字光纖接口，數(shù)字光模塊的配置根據(jù)需要接入的射頻接收機(jī)配置。如圖7所示，為本發(fā)明實(shí)施例所提出的一種具體應(yīng)用場景下的分布式頻譜分析儀的射頻接收機(jī)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。射頻接收機(jī)中的模擬信號處理模塊71和ADC電路72與現(xiàn)有技術(shù)中的一般頻譜分析儀中的相應(yīng)模塊的功能相類似，完成射頻信號的變頻處理和AD轉(zhuǎn)換。為了實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的交互，射頻接收機(jī)需要增加FGPA73和數(shù)字光模塊74，用于將ADC電路72處理完成的數(shù)字信號通過光纖發(fā)送給主機(jī)。由于射頻接收機(jī)是獨(dú)立與主機(jī)之外的，為了實(shí)現(xiàn)接收遠(yuǎn)程主機(jī)控制和本地維護(hù)管理功能，需要增加MCU75，以實(shí)現(xiàn)本設(shè)備的操作維護(hù)管理。在具體的處理場景中，射頻接收機(jī)需要接受主機(jī)的控制，因此，相應(yīng)的控制指令和數(shù)據(jù)信息也是通過數(shù)字光模塊74進(jìn)行接收，然后轉(zhuǎn)發(fā)給MCU75的，MCU75據(jù)此對射頻接收機(jī)內(nèi)部的各個(gè)電路進(jìn)行配置，完成FGPA73的程序加載以及射頻接收機(jī)內(nèi)部各單元的故障管理。進(jìn)一步的，為了實(shí)現(xiàn)射頻接收機(jī)對主機(jī)的時(shí)鐘鎖定，F(xiàn)GPA74和數(shù)字光模塊75還需要接收主機(jī)傳輸?shù)臅r(shí)鐘信息和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對本地狀態(tài)的控制。射頻接收機(jī)中還部署了時(shí)鐘恢復(fù)電路和本地參考源電路76，實(shí)現(xiàn)光纖傳輸過來的時(shí)鐘信號的恢復(fù)和去抖，并且實(shí)現(xiàn)本地參考源(為模擬信號處理模塊71提供本地參考信號)和主機(jī)時(shí)鐘同步(為ADC電路提供采樣時(shí)鐘)，，從而，使各模塊可以按照主機(jī)的時(shí)鐘信息進(jìn)行相應(yīng)的處理，射頻接收機(jī)的時(shí)鐘鎖定于主機(jī)的時(shí)鐘，確保頻譜分析測量過程中兩者時(shí)鐘信息的一致性，保證了頻譜分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。按照上述的結(jié)構(gòu)，射頻接收機(jī)中的各相應(yīng)模塊完成對所接收到的射頻信號的處理，由FGPA73和數(shù)字光模塊 74將ADC電路72轉(zhuǎn)化完成的數(shù)字信號和本地管理信息組合，按照預(yù)定格式打包成幀，然后將這樣的信號幀通過光纖發(fā)送到主機(jī)，由主機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號處理和顯示。此外，由于射頻接收機(jī)是獨(dú)立的，因此，需要電源轉(zhuǎn)換電路77通過外部輸入的電源對本射頻接收機(jī)進(jìn)行供電。在實(shí)際應(yīng)用中，射頻接收機(jī)可以根據(jù)指標(biāo)和功能不同(比如支持的頻段，ADC位數(shù)等)衍生有多種類型。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例所提出的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)
通過應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，對頻譜分析儀采用分體設(shè)計(jì)，由射頻接收機(jī)進(jìn)行信號接收，對接收到的信號進(jìn)行變頻處理及模數(shù)AD轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號發(fā)送至主機(jī)進(jìn)行信號處理和分析，在此結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)射頻接收機(jī)通過數(shù)字光模塊，經(jīng)由光纖分別與主機(jī)上的相應(yīng)數(shù)字光模塊相連接，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，由主機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的總體控制和信號處理，頻譜分析，從而，使頻譜分析儀的主機(jī)應(yīng)用多接口設(shè)計(jì)，可以支持同時(shí)接入控制多個(gè)射頻接收機(jī)，非常方便的實(shí)現(xiàn)多端口測量擴(kuò)展，而射頻接收機(jī)功耗和體積小重量輕，與主機(jī)采用數(shù)字光纖連接，主機(jī)與射頻接收機(jī)的安放距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到幾十公里，可以實(shí)現(xiàn)本地測量安裝，遠(yuǎn)程控制處理，滿足各種特殊需求。通過以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明實(shí)施例可以通過硬件實(shí)現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺的方式來實(shí)現(xiàn)?；谶@樣的理解，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲在一個(gè)非易失性存儲介質(zhì)(可以是⑶-ROM，U盤，移動硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例各個(gè)實(shí)施場景所述的方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施場景的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例所必須的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實(shí)施場景中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施場景描述進(jìn)行分布于實(shí)施場景的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施場景的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施場景的模塊可以合并為一個(gè)模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。上述本發(fā)明實(shí)施例序號僅僅為了描述，不代表實(shí)施場景的優(yōu)劣。以上公開的僅為本發(fā)明實(shí)施例的幾個(gè)具體實(shí)施場景，但是，本發(fā)明實(shí)施例并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明實(shí)施例的業(yè)務(wù)限制范圍。
權(quán)利要求
1.一種分布式頻譜分析儀，其特征在于，至少包括主機(jī)，以及一個(gè)或多個(gè)射頻接收機(jī) 所述射頻接收機(jī)，用于接收射頻信號，對所述射頻信號進(jìn)行變頻處理及模數(shù)AD轉(zhuǎn)換，并將AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過數(shù)字光模塊，經(jīng)由光纖發(fā)送給所述主機(jī)； 所述主機(jī)，包括數(shù)字信號處理模塊，以及一個(gè)或多個(gè)數(shù)字光模塊，每個(gè)所述數(shù)字光模塊用于通過光纖與一個(gè)所述射頻接收機(jī)相連接，并接收所述射頻接收機(jī)發(fā)送的所述AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，所述數(shù)字信號處理模塊用于對所接收到的所述AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求I所述的分布式頻譜分析儀，其特征在于，所述射頻接收機(jī)，具體包括 模擬信號處理模塊，用于接收射頻/微波信號，并對所述射頻/微波信號進(jìn)行增益控制，變頻及濾波處理，輸出相應(yīng)的模擬中頻信號； 轉(zhuǎn)換模塊，用于對所述模擬信號處理模塊進(jìn)行變頻處理后的模擬中頻信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換處理，輸出相應(yīng)的數(shù)字信號； 通信模塊，用于將所述轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)字信號通過光纖發(fā)送給所述主機(jī)。
3.如權(quán)利要求2所述的分布式頻譜分析儀，其特征在于，所述通信模塊，具體由現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和數(shù)字光模塊組成 所述FPGA，用于對所述模擬信號處理模塊進(jìn)行時(shí)序控制，并將所述轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)發(fā)給所述數(shù)字光模塊； 所述數(shù)字光模塊，用于將所述FPGA轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)字信號通過光纖發(fā)送給所述主機(jī)。
4.如權(quán)利要求3所述的分布式頻譜分析儀，其特征在于，所述數(shù)字光模塊，具體用于 接收所述主機(jī)通過所述光纖發(fā)送的包含時(shí)鐘信號、控制指令和數(shù)據(jù)信息的數(shù)字光信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，并將所述數(shù)字電信號轉(zhuǎn)發(fā)給所述FPGA，以使所述FPGA根據(jù)所述數(shù)字電信號的解析結(jié)果，對所述模擬信號處理模塊進(jìn)行時(shí)序控制； 接收所述FPGA轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)字電信號，并將所述數(shù)字電信號與本地管理信息組合按照預(yù)定格式打包成幀，將數(shù)字電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號，通過光纖發(fā)送給所述主機(jī)。
5.如權(quán)利要求4所述的分布式頻譜分析儀，其特征在于，所述射頻接收機(jī)，還包括 微控制單元MCU，用于根據(jù)所述數(shù)字光模塊所接收到的控制指令和數(shù)據(jù)信息，對所述FPGA、所述射頻接收機(jī)內(nèi)部的各電路和其他模塊進(jìn)行配置加載和故障管理； 時(shí)鐘恢復(fù)電路及參考源模塊，用于對所述FPGA轉(zhuǎn)發(fā)的所述時(shí)鐘信號進(jìn)行恢復(fù)和去抖，為所述模擬信號處理模塊提供與所述主機(jī)的時(shí)鐘信號相同步的本地參考信號，并為所述轉(zhuǎn)換模塊提供采樣時(shí)鐘。
6.如權(quán)利要求I所述的分布式頻譜分析儀，其特征在于，所述主機(jī)，還包括 顯示模塊，用于將所述數(shù)字信號處理模塊對所述AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖形曲線，并進(jìn)行顯示。
7.如權(quán)利要求I所述的分布式頻譜分析儀，其特征在于，所述主機(jī)，還包括 主控模塊，用于根據(jù)接收到的操作指令，選擇需要啟用的射頻接收機(jī)，并向所述數(shù)字信號處理模塊發(fā)送相應(yīng)的控制指令和數(shù)據(jù)信息； 時(shí)鐘，用于輸出時(shí)鐘信號；FPGA，分別與各所述數(shù)字光模塊相連接，用于將所述數(shù)字信號處理模塊所轉(zhuǎn)發(fā)的控制指令和數(shù)據(jù)信息，以及所述時(shí)鐘輸出的時(shí)鐘信號發(fā)送給所述需要啟用的射頻接收機(jī)所對應(yīng)的數(shù)字光模塊，由所述數(shù)字光模塊通過光纖將包含所述時(shí)鐘信號、所述控制指令和所述數(shù)據(jù)信息的數(shù)字光信號發(fā)送給相應(yīng)的射頻接收機(jī)，還用于將各所述數(shù)字光模塊所轉(zhuǎn)發(fā)的所述AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號發(fā)送給所述數(shù)字信號處理模塊進(jìn)行處理。
8.如權(quán)利要求I所述的分布式頻譜分析儀，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)射頻接收機(jī)，具體為相同類型的射頻接收機(jī)，或不同類型的射頻接收機(jī)。
9.一種通過分布式頻譜分析儀進(jìn)行頻譜分析的方法，其特征在于，至少包括以下步驟 分別在各待分析射頻信號源部署相應(yīng)類型的射頻接收機(jī)； 分別將各射頻接收機(jī)通過光纖與主機(jī)上一個(gè)相應(yīng)類型的數(shù)字光模塊相連接； 啟動所述主機(jī)和相應(yīng)的所述射頻接收機(jī)，輸入操作指令，以使所述主機(jī)接收所述射頻接收機(jī)發(fā)送的AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，并進(jìn)行頻譜分析處理。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述啟動所述主機(jī)和相應(yīng)的所述射頻接收機(jī)，輸入操作指令之后，還包括 所述主機(jī)根據(jù)所述操作指令，確定當(dāng)前需要進(jìn)行頻譜分析的待分析射頻信號源，并選擇需要啟動的射頻接收機(jī)； 所述主機(jī)通過光纖，向所述需要啟動的射頻接收機(jī)發(fā)送包含時(shí)鐘信號、控制指令和數(shù)據(jù)信息的數(shù)字光信號，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步和控制操作； 所述主機(jī)接收所述需要啟動的射頻接收機(jī)返回的AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，進(jìn)行頻譜分析處理，并將相應(yīng)的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖形曲線進(jìn)行顯示。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種分布式頻譜分析儀及應(yīng)用其進(jìn)行頻譜分析的方法，對頻譜分析儀采用分體設(shè)計(jì)，由射頻接收機(jī)進(jìn)行信號接收，對接收到的信號進(jìn)行變頻處理及AD轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號發(fā)送至主機(jī)，在此結(jié)構(gòu)中，射頻接收機(jī)通過數(shù)字光模塊，經(jīng)由光纖分別與主機(jī)上的相應(yīng)數(shù)字光模塊相連接，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，由主機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的總體控制和信號處理，頻譜分析，從而，使頻譜分析儀的主機(jī)應(yīng)用多接口設(shè)計(jì)，可以支持同時(shí)接入控制多個(gè)射頻接收機(jī)，非常方便的實(shí)現(xiàn)多端口測量擴(kuò)展，而射頻接收機(jī)功耗和體積小重量輕，與主機(jī)采用數(shù)字光纖連接，主機(jī)與射頻接收機(jī)的安放距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到幾十公里，可以實(shí)現(xiàn)本地測量安裝，遠(yuǎn)程控制處理，滿足各種特殊需求。
文檔編號G01R23/16GK102749511SQ201210191959
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者段滔 申請人:大唐移動通信設(shè)備有限公司