CN102890192A - 利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法，采用三级变频方式实现射频下变频，在频谱仪的扫描过程中通过扫描宽度设置值与两个中间值a，b相比较来确定扫描方式，a取50MHz，b取780kHz：①当扫描宽度设置值大于a时，第一本振扫描，并且覆盖所设置的扫描宽度，第二本振以及第三本振都输出在固定频率，扫描完全由第一本振完成；②当扫描宽度设置值小于b时，第一本振以及第三本振都输出在固定频率，第二本振处于扫描状态，扫描范围覆盖所设置的扫描宽度，因此扫描完全由第二本振完成；③当扫描宽度设置值处于a和b之间时，第一本振以及第二本振都处于扫描的状态，第三本振输出在固定频率，扫描由第一本振和第二本振同时完成。

Description

利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法
技术领域
本发明涉及频谱分析仪领域，尤其是射频频谱分析仪不同扫宽下扫描的方法，具体为利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法
背景技术
过去的频谱分析仪都是采用的模拟中频的方案，而当今的射频频谱分析仪一般都采用全数字中频的处理方式，受ADC采样器以及其他数字电路的限制，最终输出至AD采样的信号频率只有几十兆，这就要求对射频信号进行下变频，射频下变频基本上都是采取超外差的实现方式，一定范围的射频输入信号经过与几级本振分别混频之后，得到一个固定频率的模拟中频信号，数字信号处理模块对该模拟中频ADC数字化后完成相应的频谱分析。实现射频信号下变频一般采取两种方法：一是采用高低两个波段来实现下变频，低波段采用高中频的方案，高波段采用往下混频至低中频的方式，；二是采用全高中频的实现方式，即第一中频的选择高于射频输入信号范围的上限，因此第一本振的起始频率为第一中频，覆盖范围至少为射频信号输入范围。不管射频下变频采取的是上述两种实现方式的哪一种，也不管经过几级变频，在频谱仪扫描的状态下，都是依靠扫描第一本振来实现的，而其余的本振则设置为固定频率的点频，如图1所示，这样频谱仪的分辨率就由第一本振的分辨率决定，但是第一本振受鉴相参考频率和分频器参数的限制，从而限制了分辨率的大小。
发明内容
所要解决的技术问题：针对以上问题本发明提供了一种利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法，根据扫描带宽设置的不同，本振工作在不同的组合状态下，在不影响扫描速度的前提下，提高了频谱仪的分辨率。
技术方案：针对以上不足本发明提供了一种利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法，射频信号进入射频前端通道后，采用三级变频的方式实现射频下变频，射频信号首先与第一本振混频至第一中频，第一中频信号经过滤波处理后与第二本振混频至第二中频，第二中频经过相应的滤波处理后再与第三本振混频至第三中频，第三中频输出至数字中频处理部分完成相应的数字化以及频谱分析，其特征在于：
在所述的三个本振中，其中第一本振扫描范围覆盖射频信号输入范围，第二本振扫描范围为780KHz，第三本振则为不能扫描的固定频率，该固定频率为800MHz；在频谱仪的扫描过程中，根据扫描宽度设置的不同，三个本振之间采用三种不同的组合方式完成该扫描宽度设置下的扫描；通过扫描宽度设置值与两个中间值a，b相比较来确定采用哪一种组合方式完成扫描，a取50MHz,b取780KHz具体如下：
①当扫描宽度设置值大于a时
三个本振的工作状态为：第一本振扫描，并且覆盖所设置的扫描宽度，第二本振以及第三本振都输出在固定频率，扫描完全由第一本振完成；
②当扫描宽度设置值小于a时
三个本振的工作状态为：第一本振以及第三本振都输出在固定频率，第二本振处于扫描状态，扫描范围覆盖所设置的扫描宽度，因此扫描完全由第二本振完成；
③当扫描宽度设置值处于a和b之间时
三个本振的工作状态为：第一本振以及第二本振都处于扫描的状态，第三本振输出在固定频率，扫描由第一本振和第二本振同时完成。
在所述的第①种扫描状态下，扫描宽度能宽至最大扫描范围“全频段扫描”。
在所述的第③种扫描状态下，第一本振和第二本振交替扫描完成所设扫描宽度下的扫描，第一本振以略小于设定的分辨率带宽值为步进进行扫描，而在第一本振步进之间的扫描由第二本振完成。
所述的三个本振之间不同的组合扫描方式是通过基于ARM的控制系统来完成的。
所述的第一本振和第二本振都是由压控振荡器、分频器、鉴相器以及环路滤波器组成；第一本振的环路滤波器采用的是输出调谐电压范围比较宽的有源滤波器，第二本振的环路滤波器采用的是LC无源滤波器；而第一本振、第二本振的输出频率都是通过控制分频器的分频比来实现的，输出的每一个频率点对应相应的分频比；按照大于10μs速率改变分频比的输出，则实现了本振的扫描。
所述的基于ARM的控制系统在接收到扫描宽度的设置值后，与所设置的中间值a和b作比较，之后决定采取何种扫描方式，并通过发送分频比数据给射频前端的方式来实现该扫描宽度设置下的扫描；如果第一本振或者第二本振不需要扫描，而是输出固定频率，则只需转换为一组固定的分频比数据，该数据由本振频率÷频率参考“50MHz”所得，如果其中一个本振需要扫描或者两个本振需要交替着扫描，则需要将扫描范围的起始频率，以及步进值转换为相应的分频比数据，分频比数据以二进制的形式通过数据总线发送给射频前端，射频前端模块中的CPLD“可编程逻辑芯片”负责接收ARM控制系统发送过来的数据，并且将所接收的二进制分频比数据分别发送给第一本振和第二本振，由此实现不同扫描宽度下不同的组合扫描。
有益效果：本发明的第一、第二本振采取组合扫描的方式，既可以在扫宽宽度和分辨率带宽比较大的时候不影响扫描速度，又可以在扫宽宽度和分辨率带宽比较小的时候提高频率分辨率。
附图说明
图1为通过扫描第一本振实现扫描的原理框图；
图2为通过多本振组合扫描实现整机不同扫宽下扫描的原理框图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细地说明。
如图2所示，射频信号进入射频前端通道后，采用三级变频的方式实现射频下变频，射频信号首先与第一本振混频至第一中频，第一中频信号经过滤波处理后与第二本振混频至第二中频，第二中频经过相应的滤波处理后再与第三本振混频至第三中频，第三中频输出至数字中频处理部分完成相应的数字化以及频谱分析。
利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法，在三个本振中，其中第一本振扫描范围覆盖射频信号输入范围，第二本振扫描范围为780KHz，第三本振则为不能扫描的固定频率，该固定频率为800MHz；在频谱仪的扫描过程中，根据扫描宽度设置的不同，三个本振之间采用三种不同的组合方式完成该扫描宽度设置下的扫描；通过扫描宽度设置值与两个中间值a，b相比较来确定采用哪一种组合方式完成扫描，a取50MHz,b取780KHz具体如下：
①当扫描宽度设置值大于a时
    三个本振的工作状态为：第一本振扫描，并且覆盖所设置的扫描宽度，第二本振以及第三本振都输出在固定频率，扫描完全由第一本振完成。在该扫描状态下，扫描宽度比较宽，宽至最大扫描范围（全频段扫描），第一本振的扫描步进相对比较大，扫描速度相对比较快。
②当扫描宽度设置值小于a时
三个本振的工作状态为：第一本振以及第三本振都输出在固定频率，第二本振处于扫描状态，扫描范围覆盖所设置的扫描宽度，因此扫描完全由第二本振完成。在该扫描状态下，第二本振的扫描宽度相对比较窄，可以提高频谱仪的分辨率大小。
③当扫描宽度设置值处于a和b之间时
三个本振的工作状态为：第一本振以及第二本振都处于扫描的状态，第三本振输出在固定频率，扫描由第一本振和第二本振同时完成。第一本振和第二本振交替扫描完成所设扫描宽度下的扫描，第一本振以略小于设定的分辨率带宽值为步进进行扫描，而在第一本振步进之间的扫描由第二本振完成。
本发明通过采取三个本振组合扫描的方式，既可以在扫描宽度设置得比较大的时候不影响扫描速度，又可以在扫描宽度比较小的时候提高频谱仪的频率分辨率大小。
频谱仪整机是通过基于ARM的控制系统来完成上述三个本振之间不同的组合扫描方式的。在三种扫描组合中，第三本振始终输出固定频率，所以在扫描方式的切换中不需要控制，只需要控制第一本振以及第二本振的工作方式。第一本振和第二本振都是由压控振荡器、分频器、鉴相器以及环路滤波器组成，不同之处只在于：第一本振的扫描范围很宽，环路滤波器采用的是输出调谐电压范围比较宽的有源滤波器，第二本振扫描范围比较窄，环路滤波器采用的是LC无源滤波器。而第一本振、第二本振的输出频率都是通过控制分频器的分频比来实现的，输出的每一个频率点对应相应的分频比。按照大于10μs速率改变分频比的输出，则实现了本振的扫描。
基于ARM的控制系统在接收到扫描宽度的设置值后，与所设置的中间值a和b作比较，之后决定采取何种扫描方式，并通过发送分频比数据给射频前端的方式来实现该扫描宽度设置下的扫描。如果第一本振或者第二本振不需要扫描，而是输出固定频率，则只需转换为一组固定的分频比数据，该数据由本振频率÷频率参考（50MHz）所得，如果其中一个本振需要扫描或者两个本振需要交替着扫描，则需要将扫描范围的起始频率，以及步进值转换为相应的分频比数据，分频比数据以二进制的形式通过数据总线发送给射频前端，射频前端模块中的CPLD（可编程逻辑芯片）负责接收ARM控制系统发送过来的数据，并且将所接收的二进制分频比数据分别发送给第一本振和第二本振，由此实现不同扫描宽度下不同的组合扫描。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限制于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法，射频信号进入射频前端通道后，采用三级变频的方式实现射频下变频，射频信号首先与第一本振混频至第一中频，第一中频信号经过滤波处理后与第二本振混频至第二中频，第二中频经过相应的滤波处理后再与第三本振混频至第三中频，第三中频输出至数字中频处理部分完成相应的数字化以及频谱分析，其特征在于：
在所述的三个本振中，其中第一本振扫描范围覆盖射频信号输入范围，第二本振扫描范围为780KHz，第三本振则为不能扫描的固定频率，该固定频率为800MHz；在频谱仪的扫描过程中，根据扫描宽度设置的不同，三个本振之间采用三种不同的组合方式完成该扫描宽度设置下的扫描；通过扫描宽度设置值与两个中间值a，b相比较来确定采用哪一种组合方式完成扫描，a取50MHz,b取780KHz具体如下：
①当扫描宽度设置值大于a时
三个本振的工作状态为：第一本振扫描，并且覆盖所设置的扫描宽度，第二本振以及第三本振都输出在固定频率，扫描完全由第一本振完成；
②当扫描宽度设置值小于b时
三个本振的工作状态为：第一本振以及第三本振都输出在固定频率，第二本振处于扫描状态，扫描范围覆盖所设置的扫描宽度，因此扫描完全由第二本振完成；
③当扫描宽度设置值处于a和b之间时
三个本振的工作状态为：第一本振以及第二本振都处于扫描的状态，第三本振输出在固定频率，扫描由第一本振和第二本振同时完成。
2.根据权利要求1所述的利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法，其特征在于：在所述的第①种扫描状态下，扫描宽度能宽至最大扫描范围“全频段扫描”。
3.根据权利要求1所述的利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法，其特征在于：在所述的第③种扫描状态下，第一本振和第二本振交替扫描完成所设扫描宽度下的扫描，第一本振以略小于设定的分辨率带宽值为步进进行扫描，而在第一本振步进之间的扫描由第二本振完成。
4.根据权利要求1所述的利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法，其特征在于：所述的三个本振之间不同的组合扫描方式是通过基于ARM的控制系统来完成的。
5.根据权利要求1所述的利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法，其特征在于：所述的第一本振和第二本振都是由压控振荡器、分频器、鉴相器以及环路滤波器组成；第一本振的环路滤波器采用的是输出调谐电压范围比较宽的有源滤波器，第二本振的环路滤波器采用的是LC无源滤波器；而第一本振、第二本振的输出频率都是通过控制分频器的分频比来实现的，输出的每一个频率点对应相应的分频比；按照大于10μs速率改变分频比的输出，则实现了本振的扫描。
6.根据权利要求4所述的利用多本振组合扫描实现频谱仪不同扫宽下扫描的方法，其特征在于：所述的基于ARM的控制系统在接收到扫描宽度的设置值后，与所设置的中间值a和b作比较，之后决定采取何种扫描方式，并通过发送分频比数据给射频前端的方式来实现该扫描宽度设置下的扫描；如果第一本振或者第二本振不需要扫描，而是输出固定频率，则只需转换为一组固定的分频比数据，该数据由本振频率÷频率参考”50MHz”所得，如果其中一个本振需要扫描或者两个本振需要交替着扫描，则需要将扫描范围的起始频率，以及步进值转换为相应的分频比数据，分频比数据以二进制的形式通过数据总线发送给射频前端，射频前端模块中的CPLD“可编程逻辑芯片”负责接收ARM控制系统发送过来的数据，并且将所接收的二进制分频比数据分别发送给第一本振和第二本振，由此实现不同扫描宽度下不同的组合扫描。
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