CN105699724A - 远程混合域模拟量测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种远程混合域模拟量测量仪，其包括处理器以及分别与所述处理器连接的示波装置、频谱分析装置和无线传输装置；所述示波装置包括FPGA模块；所述频谱分析装置包括低速ADC模块；所述无线传输装置内设有与远程控制端通讯连接的无线传输模块；所述处理器分别从所述低速ADC模块和FPGA模块中接收到的时域波形和频域波形通过所述无线传输模块发送至远程控制端。与现有技术相比，本发明同时具备示波器和频谱仪的基本功能，可以将频谱仪和示波器的测试数据通过无线传输模块发送远程终端设备上进行显示，远程终端设备也可以下发控制指令完成对测量仪工作状态的设置，尤其适用于野外和危险场合条件下对模拟量的测量。
Description
技术领域
本发明涉及电子测量领域，尤其涉及一种可远程传输的远程混合域模拟量测量仪。
背景技术
目前，市场上已有兼具时域测量和频域测量的混合域示波器，但是该类产品的测量和显示部分无法分离，无法做到时域测量数据和频域测量数据的无线远距离传输，限制了混合域示波器的应用范围。虽然市场上也存在一些具备测试数据无线传输功能的示波器，但是这类仪器设备仅仅可以完成对时间域波形测量，而无法同时完成频率域和时间域的波形测量和分析，因此，在需要对模拟量时域频域同时分析测量的场合则并不适用。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种同时具备时域和频域测量功能及测试数据无线传输功能的远程混合域模拟量测量仪。
为解决上述技术问题，本发明提供一种远程混合域模拟量测量仪，其包括：供电装置、处理器、以及分别与所述处理器连接的前端输入装置、示波装置、频谱分析装置和无线传输装置；所述示波装置包括模拟前端模块、与模拟前端模块连接的高速ADC模块、以及连接所述高速ADC模块的FPGA模块；所述频谱分析装置包括多级混频电路、检波电路及低速ADC模块；所述无线传输装置内设有与远程控制端通讯连接的无线传输模块；所述处理器分别从所述低速ADC模块和FPGA模块中接收到的时域波形和频域波形通过所述无线传输模块发送至远程控制端。
作为本技术方案的进一步改进，所述前端输入装置分别接入被测量模拟量及所述供电装置，所述前端输入装置包括接入被测量模拟量的程控衰减器及与程控衰减器相连的功率分配器。
作为本技术方案的进一步改进，所述程控衰减器与所述处理器和所述供电装置连接，并接收来自所述处理器的控制信号指令。
作为本技术方案的进一步改进，所述功率分配器设有两个模拟信号输出端，其分别连接所述示波装置的模拟前端模块和所述频谱分析装置的多级混频电路。
作为本技术方案的进一步改进，所述多级混频电路设有低通滤波单元和三级混频电路，所述检波电路分别与所述三级混频电路和所述低速ADC模块连接，所述三级混频电路设有三个混频单元及与三个混频单元间隔设置的三个带通滤波。
作为本技术方案的进一步改进，所述模拟前端模块内设有低通滤波器、程控增益放大器、定向耦合器、单端差分转换电路、与所述定向耦合器连接的固定增益放大器、与固定增益放大器连接的高速比较器、以及与高速比较器连接的低速DAC电路。
作为本技术方案的进一步改进，所述高速ADC模块内设有高速ADC芯片及高速数字时钟芯片。
作为本技术方案的进一步改进，所述FPGA模块内设有串并转换模块、数字滤波模块、FIFO缓存、以及总线控制模块。
与现有技术相比，本发明远程混合域模拟量测量仪同时具备示波器和频谱仪的基本功能，可以将频谱仪和示波器的测试数据通过无线传输模块发送远程终端设备上进行显示，远程终端设备也可以下发控制指令完成对测量仪工作状态的设置，实现了对输入混合域模拟量测量和测试数据远程传输的功能，尤其适用于野外和危险场合条件下对模拟量的测量。
附图说明
图1为本发明远程混合域模拟量测量仪的连接原理图。
图2为本发明远程混合域模拟量测量仪的前端输入装置连接原理图。
图3为本发明远程混合域模拟量测量仪的示波装置连接原理图。
图4为本发明远程混合域模拟量测量仪的频谱分析装置连接原理图。
具体实施方式
请参阅图1至图4所示，本发明提供一种远程混合域模拟量测量仪，包括：供电装置、处理器、以及分别与所述处理器连接的前端输入装置、示波装置、频谱分析装置和无线传输装置。
如图2所示，所述前端输入装置分别接入被测量模拟量及所述供电装置，所述前端输入装置包括接入被测量模拟量的程控衰减器及与程控衰减器相连的功率分配器，其中，所述程控衰减器与所述处理器和所述供电装置连接，并接收来自所述处理器的控制信号指令，所述程控衰减器也可给测量仪的前端提供一个保护作用，使得在外部输入信号幅值较大的情况下不会对测量仪的模拟前端产生损伤；所述功率分配器用于接收来自所述程控衰减器的模拟信号，并将模拟信号均匀分成功率相同的两路，通过所述功率分配器的两个模拟信号输出端输出，分别送往所述示波装置和所述频谱分析装置。
如图3所示，所述示波装置包括：模拟前端模块、与模拟前端模块连接的高速ADC（Analog-to-DigitalConverter，模数转换器，下同）模块、以及连接所述高速ADC模块的FPGA（Field-ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列，下同）模块。其中，所述模拟前端模块内设有低通滤波器、程控增益放大器、定向耦合器、单端差分转换电路、与所述定向耦合器连接的固定增益放大器、与固定增益放大器连接的高速比较器、以及与高速比较器连接的低速DAC（Digital-to-analogConverter，数模转换器，下同）电路。所述高速ADC模块内设有高速ADC芯片及高速数字时钟芯片。所述FPGA模块内设有串并转换模块、数字滤波模块、FIFO（FirstInFirstOut，先入先出队列，下同）缓存、以及总线控制模块。
值得一提的是，所述示波装置的工作原理为：所述低通滤波器与所述前端输入装置连接，用于接收来自所述功率分配器模拟信号输出端的模拟信号，并对模拟信号中的高频噪声进行滤除；然后，将模拟信号传输至程控增益放大器，由程控增益放大器对模拟信号的幅度进行调理，使得被放大后的模拟信号的幅度处于一个适合输入ADC芯片的范围之内；接着，所述模拟信号被输入所述定向耦合器，所述定向耦合器的直通输出端将所述模拟信号的主要能量送入所述单端差分转换电路，由所述单端差分电路将单端模拟信号变换为具有较好抗干扰能力的差分信号后送入高速ADC模块中，并在高速ADC芯片中进行采集。所述定向耦合器的耦合输出端取得模拟信号的部分能量后送入一个固定增益放大器，固定增益放大器将定向耦合器的耦合输出端的能量放大到和定向耦合器的直通端能量一致后送入所述高速比较器中。所述高速比较器的另一路输入由所述低速DAC电路产生，所述低速DAC电路根据处理器的控制指令产生相应幅度的触发电平，所述高速比较器通过比较低速DAC电路和固定增益放大器的输出共同产生触发信号，该触发信号输入所述FPGA模块内的总线控制模块，用于触发控制。所述高速ADC模块中的高速ADC芯片将输入的模拟信号转换成数字信号后送入所述FPGA模块中的串并转换模块。所述高速ADC模块中的高速数字时钟芯片用于向高速ADC芯片提供工作时钟，高速数字时钟芯片的控制指令由处理器提供。所述FPGA模块中的串并转换模块用于对前一级输入的数据进行解串，而所述数字滤波模块则用于对转换完成的数字信号进行数字滤波，以进一步去除高次谐波分量，所述FIFO缓则存用于对采集数据的暂时存储，而所述总线控制模块将根据触发信号、FIFO缓存的状态及处理器的状态完成将FIFO缓存中的采集数据上传至处理器中。
参图4所示，所述频谱分析装置包括多级混频电路、检波电路及低速ADC模块，所述多级混频电路设有低通滤波单元和三级混频电路，所述检波电路分别与所述三级混频电路和所述低速ADC模块连接。所述三级混频电路将来自低通滤波单元的模拟信号混频调理至一个中频信号，其中，所述三级混频电路内设有三个混频单元及与三个混频单元间隔设置的三个带通滤波。所述检波电路用于取得中频信号幅度的包络值。所述低速ADC模块用于对三级混频及检波电路输出的幅频特性曲线进行采集，并通过总线将幅频特性曲线的数据上传至处理器中。在这其中，所述处理器除了接收采集数据外，还向三级混频及检波电路提供控制指令以完成对频谱仪分辨率带宽的调节。
所述供电装置包括电源模块，其分别与所述前端输入装置、示波装置、频谱分析装置和无线传输装置连接，以为其提供工作电源。所述无线传输装置由所述电源模块供电，并与所述处理器通信连接，用于与处理器之间传输数字信号，所述无线传输装置内包含有WIFI、蓝牙、ZigBee等无线传输模块，其与远程控制端（如：远程PC机或移动终端）实现通讯连接，完成数据的接收和发送，处理器将从低速ADC模块和FPGA模块中接收到的时域波形和频域波形通过无线传输模块发送至远程控制端，所述远程控制端可进行波形显示，也可以向示波装置和频谱分析装置发送控制指令，以调节各个电路的工作状态。
综上所述，本发明远程混合域模拟量测量仪不但同时具备示波器和频谱仪的基本功能，而且还可以将频谱仪和示波器的测试数据通过蓝牙模块等无线传输模块发送到上位机及手机、平板电脑等移动终端设备进行显示，上位机和移动终端亦可以下发控制指令完成对仪器的工作状态进行设置，实现了对输入模拟量混合域测量和测试数据无线远程传输的功能。
以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。
Claims (8)
1.一种远程混合域模拟量测量仪，包括：供电装置、处理器、以及分别与所述处理器连接的前端输入装置、示波装置、频谱分析装置和无线传输装置；其特征在于：所述示波装置包括模拟前端模块、与模拟前端模块连接的高速ADC模块、以及连接所述高速ADC模块的FPGA模块；所述频谱分析装置包括多级混频电路、检波电路及低速ADC模块；所述无线传输装置内设有与远程控制端通讯连接的无线传输模块；所述处理器分别从所述低速ADC模块和FPGA模块中接收到的时域波形和频域波形通过所述无线传输模块发送至远程控制端。
2.根据权利要求1所述的远程混合域模拟量测量仪，其特征在于：所述前端输入装置分别接入被测量模拟量及所述供电装置，所述前端输入装置包括接入被测量模拟量的程控衰减器及与程控衰减器相连的功率分配器。
3.根据权利要求2所述的远程混合域模拟量测量仪，其特征在于：所述程控衰减器与所述处理器和所述供电装置连接，并接收来自所述处理器的控制信号指令。
4.根据权利要求3所述的远程混合域模拟量测量仪，其特征在于：所述功率分配器设有两个模拟信号输出端，其分别连接所述示波装置的模拟前端模块和所述频谱分析装置的多级混频电路。
5.根据权利要求1所述的远程混合域模拟量测量仪，其特征在于：所述多级混频电路设有低通滤波单元和三级混频电路，所述检波电路分别与所述三级混频电路和所述低速ADC模块连接，所述三级混频电路设有三个混频单元及与三个混频单元间隔设置的三个带通滤波。
6.根据权利要求1所述的远程混合域模拟量测量仪，其特征在于：所述模拟前端模块内设有低通滤波器、程控增益放大器、定向耦合器、单端差分转换电路、与所述定向耦合器连接的固定增益放大器、与固定增益放大器连接的高速比较器、以及与高速比较器连接的低速DAC电路。
7.根据权利要求6所述的远程混合域模拟量测量仪，其特征在于：所述高速ADC模块内设有高速ADC芯片及高速数字时钟芯片。
8.根据权利要求7所述的远程混合域模拟量测量仪，其特征在于：所述FPGA模块内设有串并转换模块、数字滤波模块、FIFO缓存、以及总线控制模块。
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