CN105262504B - 一种宽带跳频信号的时间频率测量电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种宽带跳频信号的时间频率测量电路，包括：功率分配单元、峰值功率检波单元、功率调节单元、宽带分频单元、无死区计数单元、频率计算单元和显示单元。本发明的宽带跳频信号的时间频率测量电路可快速测量宽带跳频信号的频率随时间的变化关系，用于测量跳频驻留时间、跳频图案等，本发明采用宽带分频方法测量，降低测量频率的同时不损失测频带宽，经济适用，成本与采用示波器相比只有其1/5或更低。
Description
技术领域
本发明涉及电子测量领域，特别涉及一种宽带跳频信号的时间频率测量电路，还涉及一种宽带跳频信号的时间频率测量方法。
背景技术
随着信号发生技术中频率跳变速度的突飞猛进，跳频技术由于其独特的抗监测、抗干扰能力在通信领域得到了越来越广泛的应用，成为保密通信、通信对抗技术发展的趋势。
跳频通信覆盖频率范围越来越宽，可达数GHz，捷变频雷达等为提高抗干扰能力，也采用本振频率跳变方式，频率跳变范围可达10GHz以上，捷变频信号发生器频率跳变带宽可达数十GHz，因此需要一种宽带的频率测试方法进行宽带跳频信号测试。
针对跳频信号的时间频率特性测试，通常采用实时频谱分析仪、调制域分析仪或示波器进行测试，实时频谱分析仪可对跳频信号的频率和幅度进行测试，但实时频谱仪的带宽有限，一般只有200MHz，当跳频信号的频率跳变范围超过实时频谱仪的带宽时，实时频谱仪无法测量。
调制域分析仪可进行时间频率测量分析，但对微波信号，调制域分析仪通过混频变频处理将信号变至低频进行测量，测量带宽受限，现有调制域分析仪带宽最大2GHz，不能进行超过2GHz带宽的跳频测量。
示波器主要用于时域测试，通过高速采样测试时间幅度变化，可通过调制域分析软件进行时间频率测试，但当跳频信号的频率高时，对示波器的带宽要求很高，如跳频信号频率为10GHz，根据采样定理，则要求示波器带宽在25GHz以上才能保证信号准确测量，如此的大带宽信号处理复杂，宽带示波器价格非常昂贵，使用成本高。
因此需要一种经济的、大带宽的时间频率测量方法进行宽带跳频信号时间频率测量。
发明内容
本发明提出一种宽带跳频信号的时间频率测量电路及方法，解决宽带跳频信号的频率测量问题，用于测量宽带跳频信号的频率随时间的变化关系。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种宽带跳频信号的时间频率测量电路，包括：
功率分配单元、峰值功率检波单元、功率调节单元、宽带分频单元、无死区计数单元、频率计算单元和显示单元；
被测信号经过功率分配单元分为两路，一路进入峰值功率检波单元，另一路进入功率调节单元；
峰值功率检波单元检测出被测信号功率，据此控制功率调节单元，使功率调节单元的输出信号在宽带分频单元的工作范围内；
功率调节单元，包括放大器和可调衰减器，根据峰值功率检波单元的测量结果调节可调衰减器，使功率调节单元的输出功率在宽带分频单元的工作范围内；
宽带分频单元对输入信号进行宽带分频处理，将信号频率降至无死区计数单元的工作频率范围内；
无死区计数单元对输入信号进行闸门时间和闸门内的信号个数进行测量；
频率计算单元计算闸门内信号个数和闸门时间的比值，得出信号频率；
显示单元，其纵轴为频率，横轴为时间，将频率计算单元得出的频率数据按时间顺序逐点显示在坐标系内。
可选地，无死区计数单元对输入信号进行闸门时间和闸门内的信号个数进行测量，通过两组计数器交替计数实现连续无死区测量。
可选地，无死区计数单元对输入信号进行闸门时间和闸门内的信号个数进行测量，一组计数时另外一组被锁存读数、复位，实现无死区计数。
可选地，计数器锁存读数、复位所需总时间短于测量闸门时间。
本发明还提供了一种宽带跳频信号的时间频率测量方法，包括：功率分配单元、峰值功率检波单元、功率调节单元、宽带分频单元、无死区计数单元、频率计算单元和显示单元；
被测跳频信号首先进入功率分配单元，功率分配单元将信号分为两路，两路信号功率相等；其中一路进入功率调节单元，另一路进入峰值功率检波单元；
峰值功率检波单元检测出被测信号功率，据此控制功率调节单元，使功率调节单元的输出信号幅度在宽带分频单元的工作范围内；
功率调节单元，包括放大器和可调衰减器，根据峰值功率检波单元的测量结果调节可调衰减器，使功率调节单元的输出功率在宽带分频单元的工作范围内；
宽带分频单元对输入信号进行宽带分频处理，将信号频率降至无死区计数单元的工作频率范围内；
宽带分频单元将信号送入无死区计数单元，无死区计数单元对输入信号进行闸门时间和闸门内的信号个数进行测量；
频率计算单元计算闸门内信号个数和闸门时间的比值，得出信号频率；
显示单元，其纵轴为频率，横轴为频率点对应的时间，将频率计算单元得出的频率数据逐点显示在坐标系内。
可选地，无死区计数单元通过两组计数器交替计数实现连续无死区测量。
可选地，无死区计数单元通过两组计数器交替计数实现连续无死区测量，一组计数时另外一组被锁存读数、复位，从而实现无死区计数。
可选地，其中计数器锁存读数、复位所需总时间短于测量闸门时间。
本发明的有益效果是：
(1)可快速测量宽带跳频信号的频率随时间的变化关系，用于测量跳频驻留时间、跳频图案等；
(2)采用宽带分频方法测量，降低测量频率的同时不损失测频带宽，经济适用，成本与采用示波器相比只有其1/5或更低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明时间频率测量电路的控制框图；
图2为本发明的无死区测量示意图；
图3为本发明的测量结果示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实时频谱分析仪和现有调制域分析仪测量带宽不足，不能进行宽带跳频信号测量，采用示波器方法测量成本高昂，30GHz带宽示波器价格一般在100万元以上，本发明提供一种低成本的宽带跳频信号测量电路及方法。
本发明提供了一种宽带跳频信号的时间频率测量电路，包括功率分配单元、峰值功率检波单元、功率调节单元、宽带分频单元、无死区计数单元、频率计算单元和显示单元。
被测信号经过功率分配单元分为两路，一路进入峰值功率检波单元，另一路进入功率调节单元。
峰值功率检波单元检测出被测信号功率，据此控制功率调节单元，使功率调节单元的输出信号在宽带分频单元的工作范围内。
功率调节单元，包括放大器和可调衰减器，可根据峰值功率检波单元的测量结果调节可调衰减器，使功率调节单元的输出功率在宽带分频单元的工作范围内。
宽带分频单元对输入信号进行宽带分频处理，将信号频率降至无死区计数单元的工作频率范围内。
无死区计数单元对输入信号进行闸门时间和闸门内的信号个数进行测量，此测量是连续无死区的。
频率计算单元计算闸门内信号个数和闸门时间的比值，得出信号频率。
显示单元，其纵轴为频率，横轴为时间，将频率计算单元得出的频率数据按时间顺序逐点显示在坐标系内，由此可看出被测跳频信号的时间频率关系。
本发明的工作原理如下：
被测跳频信号首先进入功率分配单元，功率分配单元将信号分为两路，两路信号功率相等；其中一路进入功率调节单元，另一路进入峰值功率检波单元。
峰值功率检波单元检测出被测信号功率，据此控制功率调节单元，使功率调节单元的输出信号幅度在宽带分频单元的工作范围内。
功率调节单元，包括放大器和可调衰减器，可根据峰值功率检波单元的测量结果调节可调衰减器，使功率调节单元的输出功率在宽带分频单元的工作范围内。
宽带分频单元对输入信号进行宽带分频处理，将信号频率降至无死区计数单元的工作频率范围内，例如，采用宽带分频器UXD20K型分频器可实现DC-26.5GHz范围的宽带信号8分频，将26.5GHz信号频率降至3.3125GHz，再进行第二次8分频，将信号分频至0.4140625GHz，信号频率降低，易于计数。
宽带分频单元将信号送入无死区计数单元，无死区计数单元对输入信号进行闸门时间和闸门内的信号个数进行测量，通过两组计数器交替计数实现连续无死区测量，即一组计数时另外一组被锁存读数、复位，从而实现无死区计数，其中计数器锁存读数、复位等所需总时间短于测量闸门时间，无死区测量原理如图2所示。
频率计算单元计算闸门内信号个数和闸门时间的比值，得出信号频率。
显示单元，其纵轴为频率，横轴为频率点对应的时间，将频率计算单元得出的频率数据逐点显示在坐标系内，如图3所示，由此可看出被测跳频信号的时间频率关系。
本发明的宽带跳频信号的时间频率测量电路可快速测量宽带跳频信号的频率随时间的变化关系，用于测量跳频驻留时间、跳频图案等，本发明采用宽带分频方法测量，降低测量频率的同时不损失测频带宽，经济适用，成本与采用示波器相比只有其1/5或更低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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保护范围之内。
Claims (8)
1.一种宽带跳频信号的时间频率测量电路，其特征在于，包括：
功率分配单元、峰值功率检波单元、功率调节单元、宽带分频单元、无死区计数单元、频率计算单元和显示单元；
被测信号经过功率分配单元分为两路，一路进入峰值功率检波单元，另一路进入功率调节单元；
峰值功率检波单元检测出被测信号功率，据此控制功率调节单元，使功率调节单元的输出信号在宽带分频单元的工作范围内；
功率调节单元，包括放大器和可调衰减器，根据峰值功率检波单元的测量结果调节可调衰减器，使功率调节单元的输出功率在宽带分频单元的工作范围内；
宽带分频单元对输入信号进行宽带分频处理，将信号频率降至无死区计数单元的工作频率范围内；
无死区计数单元对输入信号进行闸门时间和闸门内的信号个数进行测量；
频率计算单元计算闸门内信号个数和闸门时间的比值，得出信号频率；
显示单元，其纵轴为频率，横轴为时间，将频率计算单元得出的频率数据按时间顺序逐点显示在坐标系内。
2.如权利要求1所述的宽带跳频信号的时间频率测量电路，其特征在于，
无死区计数单元对输入信号进行闸门时间和闸门内的信号个数进行测量，通过两组计数器交替计数实现连续无死区测量。
3.如权利要求2所述的宽带跳频信号的时间频率测量电路，其特征在于，无死区计数单元对输入信号进行闸门时间和闸门内的信号个数进行测量，一组计数时另外一组被锁存读数、复位，实现无死区计数。
4.如权利要求3所述的宽带跳频信号的时间频率测量电路，其特征在于，计数器锁存读数、复位所需总时间短于测量闸门时间。
5.一种宽带跳频信号的时间频率测量方法，其特征在于，包括：功率分配单元、峰值功率检波单元、功率调节单元、宽带分频单元、无死区计数单元、频率计算单元和显示单元；
被测跳频信号首先进入功率分配单元，功率分配单元将信号分为两路，两路信号功率相等；其中一路进入功率调节单元，另一路进入峰值功率检波单元；
峰值功率检波单元检测出被测信号功率，据此控制功率调节单元，使功率调节单元的输出信号幅度在宽带分频单元的工作范围内；
功率调节单元，包括放大器和可调衰减器，根据峰值功率检波单元的测量结果调节可调衰减器，使功率调节单元的输出功率在宽带分频单元的工作范围内；
宽带分频单元对输入信号进行宽带分频处理，将信号频率降至无死区计数单元的工作频率范围内；
宽带分频单元将信号送入无死区计数单元，无死区计数单元对输入信号进行闸门时间和闸门内的信号个数进行测量；
频率计算单元计算闸门内信号个数和闸门时间的比值，得出信号频率；
显示单元，其纵轴为频率，横轴为频率点对应的时间，将频率计算单元得出的频率数据逐点显示在坐标系内。
6.如权利要求5所述的宽带跳频信号的时间频率测量方法，其特征在于，无死区计数单元通过两组计数器交替计数实现连续无死区测量。
7.如权利要求6所述的宽带跳频信号的时间频率测量方法，其特征在于，无死区计数单元通过两组计数器交替计数实现连续无死区测量，一组计数时另外一组被锁存读数、复位，从而实现无死区计数。
8.如权利要求7所述的宽带跳频信号的时间频率测量方法，其特征在于，其中计数器锁存读数、复位所需总时间短于测量闸门时间。
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