CN102857312A - 一种调制信号的场强测量方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种调制信号场强测量方法与装置，属于无线电监测领域，尤其涉及无线电监测系统中的场强测量。场强测量是无线电监测领域中参数测量的重要课题，是实现核定业务的正常发射功率是否超过规定、电磁兼容分析、电磁环境测试、传播现象测试、收集大气无线电噪声数据以及境内外频率协调的重要手段。本发明的目的在于，克服现有场强测量设备只能在一定RBW条件下针对某一频点进行场强测量，而不能针对具有一定带宽的调制信号给出该信号带内完整的场强测量结果的问题，实现对任意带宽调制信号的场强测量，且具备较好的自动化性能。本发明所述方法与装置，具有信号适应性更强、自动化程度更高的优点。

Description

一种调制信号的场强测量方法与装置
技术领域
本发明属于无线电监测领域，尤其涉及无线电监测系统中的场强测量，具体涉及一种调制信号场强测量方法与装置。
背景技术
场强测量是无线电监测领域中参数测量的重要课题，是实现核定业务的正常发射功率是否超过规定、电磁兼容分析、电磁环境测试、传播现象测试、收集大气无线电噪声数据以及境内外频率协调的重要手段。场强是电场强度的简称，它是天线在空间某点处感应电信号的大小，以表征该点的电场强度。
场强仪以及其他能够测量场强的设备大量用于无线电监测领域，现有场强测量设备有一个共性特点，即场强测量结果是针对某一频点给出的，在其场强计算过程中累积了以该频点为中心、频率跨度为一个分辨率带宽(RBW)的频段内的功率。例如，申请号为CN101998459AQ的中国发明专利，名称为“一种单音场强测量方法与装置”，它提供了一种适用于单音信号的场强测量方法。同一频点不同的RBW测量条件下将得到不同的场强测量结果。因此，利用现有场强测量设备测出场强值时，需给出测量时的RBW，否则场强测量结果毫无意义。换句话说，现有场强测量设备只能针对单频点进行场强测量，而不能针对调制信号进行场强测量。当然，利用现有场强测量设备，通过调整设备的RBW使其恰好等于调制信号带宽，也能测得调制信号的场强值，但这将使得场强测量设备必须具备可任意设置RBW的功能，而这在实际中是不现实的，并且根据信号带宽调整RBW使得测量过程比较繁琐，从而使得设备的自动化程度不高。
综上所述，现有场强测量设备只能在一定RBW条件下针对某一频点进行场强测量，而不能针对具有一定带宽的调制信号给出该信号带内完整的场强测量结果。为提高场强测量设备对调制信号的适应能力，以及提高设备的自动化程度，需设计出自动化程度较高的调制信号场强测量设备，这种设备在适应单音信号的同时，还能兼容实际中广泛存在的各种调制信号的场强测量功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种调制信号场强测量方法和装置，具备对任意带宽调制信号进行场强测量的功能，且自动化程度较高。
为了解决上述问题，本发明提供了一种调制信号场强测量方法，包括：
模拟下变频步骤，将射频调制转换为模拟中频信号；
模数转换步骤，将模拟中频信号转换为数字中频信号；
数字下变频步骤，将数字中频信号下变频为零频数字基带信号；
信号带宽测量步骤，对零频数字基带信号进行快速傅里叶变换，并根据所得的功率谱进行信号带宽测量；
场强计算步骤，对所述调制信号进行带宽内功率谱积分，得到调制信号场强。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点，所述模拟下变频步骤中，将所述射频调制信号通过混频滤波后转换为70MHz模拟中频信号。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点，所述模数转换步骤中，将所述70MHz模拟中频信号进行可变增益放大后再采样得到数字中频信号。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点，所述数字下变频步骤中，将所述数字中频信号进行数字下变频后得到零频数字基带信号。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点，所述信号带宽测量步骤中，首先对所述零频数字基带信号进行快速傅里叶变换得到其功率谱，再根据所述功率谱进行带宽测量得所述零频数字基带信号的带宽。
本发明还提供了一种调制信号场强测量装置，包括：
模拟下变频模块，用于将射频调制转换为模拟中频信号；
模数转换模块，用于将模拟中频信号转换为数字中频信号；
数字下变频模块，用于将数字中频信号下变频为零频数字基带信号；
信号带宽测量模块，用于对零频数字基带信号进行快速傅里叶变换所得的功率谱进行信号带宽测量；
场强计算模块，用于对所述调制信号进行带宽内功率谱积分，得到射频调制信号场强。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点，所述模拟下变频模块，用于将所述射频调制信号通过混频滤波后转换为70MHz模拟中频信号。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点，所述模数转换模块，用于将所述70MHz模拟中频信号进行可变增益放大后再采样得到数字中频信号。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点，所述数字下变频模块，用于将所述数字中频信号进行数字下变频后得到零频数字基带信号。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点，所述信号带宽测量模块，用于对所述零频数字基带信号进行快速傅里叶变换所得的功率谱进行带宽测量，得到所述零频数字基带信号的带宽。
本发明和现有场强测量技术相比，具有如下优点：
1、信号适应性更强。在具备现有场强测量技术针对射频单音信号进行场强测量的能力的同时，还具备针对实际中广泛使用的射频调制信号进行场强测量的能力，在无线电信号环境日益复杂的情况下，本发明具有更强的信号适应性。
2、具备更高的自动化程度。本发明采用了信号带宽测量技术，这使得本发明可以自动测量信号带宽，为后续场强测量提供功率谱积分的频率带宽范围，因此本发明可针对不同带宽的信号进行自动化场强测量。
附图说明
图1是现有超外差二次变频接收机框图。
图2是本发明调制信号场强测量测量方法流程图。
图3是本发明调制信号场强测量接收机框图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：首先将射频调制信号转换为模拟中频信号，然后将模拟中频信号转换为数字中频信号，再对数字中频信号进行下变频得到零频数字基带信号，再对零频数字基带信号进行快速傅里叶变换得到该信号的功率谱，并利用功率谱进行信号带宽测量，最后对功率谱进行信号带宽内的积分得到调制信号的场强。
如图2所示，本发明提出的调制信号场强测量方法包括：
步骤210：模拟下变频步骤，将所述射频调制信号通过混频滤波后转换为70MHz模拟中频信号；
射频调制信号经低噪声放大器放大后，进入混频器下变频到70MHz模拟中频信号。
步骤220：模数转换步骤，将所述70MHz模拟中频信号进行可变增益放大后再采样得到数字中频信号；
具体包括：对模拟中频信号进行低通滤波，再进行采样得到数字中频信号。其中，对模拟中频信号进行低通滤波后，可根据输入信号强弱的情况，进行可变增益放大，然后再进入ADC进行采样。
步骤230：数字下变频步骤，将所述数字中频信号进行数字下变频后得到零频数字基带信号。
步骤240：信号带宽测量步骤，首先对所述零频数字基带信号进行快速傅里叶变换得到其功率谱，再根据所述功率谱进行带宽测量得所述零频数字基带信号的带宽。
步骤250：场强计算步骤，对所述调制信号进行带宽内功率谱积分，得到射频调制信号场强。
图3所示是本发明射频调制信号场强测量装置框图，包括：模拟下变频模块、模数转换模块、数字下变频步骤、信号带宽测量模块、场强计算模块，其中：
所述模拟下变频模块，用于将射频调制转换为70MHz模拟中频信号，输出至数模转换模块；
所述模数转换模块，用于将70MHz模拟中频信号转换为数字中频信号，输出至数字下变频模块；
所述数字下变频模块，用于将数字中频信号下变频为零频数字基带信号，输出至信号带宽测量模块以及场强计算模块；
所述信号带宽测量模块，用于对零频数字基带信号进行快速傅里叶变换所得的功率谱进行信号带宽测量，输出至场强计算模块；
所述场强计算模块，用于对所述调制信号进行带宽内功率谱积分，得到射频调制信号场强；
进一步地，所述模拟下变频模块包括低噪声放大器和混频器；
进一步地，所述数模转换模块包括低通滤波器、可变增益放大器和数模转换器，其中：
所述低通滤波器，用于将所述模拟中频信号进行低通滤波；
所述可变增益放大器，用于将低通滤波后的模拟中频信号进行可变增益放大；
所述数模转换器，用于将低通滤波后的模拟中频信号进行采样得到数字中频信号。
进一步地，所述模数字下变频模块，用于将所述数字中频信号进行数字下变频后得到零频数字基带信号。
所述数字下变频模块通过FPGA实现。
进一步地，所述信号带宽测量模块，用于对所述零频数字基带信号进行快速傅里叶变换所得的功率谱进行带宽测量，得到所述零频数字基带信号的带宽。
所述信号带宽测量模块通过DSP实现。
进一步地，所述场强计算模块，用于对所述调制信号进行带宽内功率谱积分，得到射频调制信号场强。
所述场强计算模块通过DSP实现。
本发明和现有场强测量技术相比，具有如下优点：
1、信号适应性更强。在具备现有场强测量技术针对射频单音信号进行场强测量的能力的同时，还具备针对广泛使用的射频调制信号进行场强测量的能力，在无线电信号环境日益复杂的情况下，本发明具有更强的信号适应性。
2、具备更高的自动化程度。本发明采用了信号带宽测量技术，这使得本发明可以自动测量信号带宽，为后续场强测量提供功率谱积分的频率带宽范围，因此本发明可针对不同带宽的信号进行自动化场强测量。

Claims (10)

1.一种调制信号场强测量方法，其特征在于，包括：
模拟下变频步骤，将射频调制转换为模拟中频信号；
模数转换步骤，将模拟中频信号转换为数字中频信号；
数字下变频步骤，将数字中频信号下变频为零频数字基带信号；
信号带宽测量步骤，对零频数字基带信号进行快速傅里叶变换，并根据所得的功率谱进行信号带宽测量；
场强计算步骤，对所述调制信号进行带宽内功率谱积分，得到射频调制信号场强。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模拟下变频步骤中，将所述射频调制信号通过混频滤波后转换为70MHz模拟中频信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模数转换步骤中，将所述70MHz模拟中频信号进行可变增益放大后再采样得到数字中频信号。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字下变频步骤中，将所述数字中频信号进行数字下变频后得到零频数字基带信号。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号带宽测量步骤中，首先对所述零频数字基带信号进行快速傅里叶变换得到其功率谱，再根据所述功率谱进行带宽测量得所述零频数字基带信号的带宽。
6.一种调制信号场强测量装置，其特征在于，包括：
模拟下变频模块，用于将射频调制转换为模拟中频信号；
模数转换模块，用于将模拟中频信号转换为数字中频信号；
数字下变频模块，用于将数字中频信号下变频为零频数字基带信号；
信号带宽测量模块，用于对零频数字基带信号进行快速傅里叶变换所得的功率谱进行信号带宽测量；
场强计算模块，用于对所述调制信号进行带宽内功率谱积分，得到射频调制信号场强。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模拟下变频模块，用于将所述射频调制信号通过混频滤波后转换为70MHz模拟中频信号。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模数转换模块进一步包括低通滤波器、可变增益放大器和数模转换器，其中：
所述低通滤波器，用于将所述模拟中频信号进行低通滤波；
所述可变增益放大器，用于将低通滤波后的模拟中频信号进行可变增益放大；
所述数模转换器，用于将低通滤波后的模拟中频信号进行采样得到数字中频信号。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数字下变频模块，用于将所述数字中频信号进行数字下变频后得到零频数字基带信号。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述信号带宽测量模块，用于对所述零频数字基带信号进行快速傅里叶变换所得的功率谱进行带宽测量，得到所述零频数字基带信号的带宽。
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WO2004075425A1 (en) * 2003-02-13 2004-09-02 Honeywell International Inc. Systems and methods for reducing harmonic interference effects in analog to digital conversion
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