CN107843768A

CN107843768A - 一种新型手持式频谱监测装置

Info

Publication number: CN107843768A
Application number: CN201711327310.4A
Authority: CN
Inventors: 刘涛; 赵中华; 李玉海; 梁榜; 杨艺敏
Original assignee: Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2018-03-27

Abstract

本发明公开了一种新型手持式频谱监测装置，包括手持式频谱分析部分和手机App，手持式频谱分析部分对信号处理、采集得到原始数据，通过无线与手机APP连接发送原始数据；手机App对数据进行处理、保存、显示，将频谱信息共享；用户可通过手机App更改手持式频谱分析部分工作状态，包括扫频跨度、中心频率等；该装置体积小，成本和功耗低，方便携带，实时性强，集成度高。

Description

一种新型手持式频谱监测装置

技术领域

本发明涉及频谱监测技术领域，具体是一种新型手持式频谱监测装置。

背景技术

频谱分析仪广泛地应用于雷达、广播、电视、频率管理、导航、信号监测、空间技术、EMC 测试和电子对抗等领域，是电路设计和调试过程中必不可少的工具，有着“频域示波器”之称。

近年来，无线通讯技术迅速崛起发展，越来越多的野外通讯测量需要频谱分析仪的支持，传统的台式频谱分析仪体积大、笨重、数据保存和共享不方便而日不适合要求频繁移动测量频谱的场合，昂贵的价格也不适合许多民营企业。另一方面，近些年来智能手机发展迅速，智能手机性能有了很大提高，且硬件上包含了GPS、WIFI、蓝牙、GPRS等模块，利用智能手机终端进行数据处理和显示可降低手持式频谱分析终端的成本，同时在智能手机上进行操作可提供更好的交互、数据共享和系统互联。

正是基于上述需求，低成本、低功耗、小体积、适用于野外恶劣环境工作的手持式频谱分析仪应运而生。手持式频谱分析仪有其体积小、重量轻、功耗低、方便携带、实时性、便携性、集成度高等特点，非常适合通信运营商和无线电监测部门对室内与室外的电磁环境进行监测，是野外通讯测量工作者的首选仪器。在无线通信迅猛发展的今天，在现场测试和无线通信产品的研制、调试中对测试方便、快捷的要求越来越强烈，手持式频谱分析仪必将拥有广阔的发展前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型手持式频谱监测装置，该装置体积小，成本和功耗低，方便携带，实时性强，集成度高。

实现本发明目的的技术方案是：

一种新型手持式频谱监测装置，包括手持式频谱分析部分和手机App，手持式频谱分析部分对信号处理、采集得到原始数据，通过无线与手机APP连接发送原始数据；手机App用于对数据进行处理、保存、显示，将频谱信息共享；用户可通过手机App更改手持式频谱分析部分工作状态，包括扫频跨度、中心频率等；

所述的手持式频谱分析部分，包括手持式频谱分析终端壳体和设在手持式频谱分析终端壳体内部的手持式频谱分析终端；

所述的手持式频谱分析终端壳体采用CNC铝合金制成，壳体上设有液晶显示屏、5个按键、开关、第一Type-C接口、信号输入接口和外置天线，外置天线通过无线与手机App连接；

所述的手持式频谱分析终端，包括输入信号处理模块、混频模块、后级信号处理模块和主控模块；输入信号处理模块、混频模块和后级信号处理模块依次连接；主控模块的信号输入端与后级信号处理模块连接，信号输出端分别与输入信号处理模块、混频模块连接。

所述的输入信号处理模块，包括依次连接的第一低通滤波器、数控衰减器和第一信号放大器，第一低通滤波器的信号输入端与手持式频谱分析终端壳体上的信号输入接口连接，数控衰减器与主控模块连接，第一信号放大器的信号输出端与混频模块连接。

所述的第一低通滤波器为LC构成的无源8阶低通滤波器；数控衰减器采用PE43703芯片，它可提供DC- 6.0 GHz频率范围内最高31.75dB的衰减；第一信号放大器采用TQP3M9008芯片，芯片频率范围50-4000MHz，增益：20.6dB@ 1.9 GHz，噪声系数：1.3dB@1.9GHz。

所述的混频模块，包括依次连接的第一混频器、第一带通滤波器、第二信号放大器、第二混频器、第二带通滤波器、第三信号放大器，还包括扫频信号发生器和本振信号发生器；第一混频器的第一输入端与输入信号处理模块的第一信号放大器的信号输出端连接；扫频信号发生器的输出端与第一混频器的第二输入端相连接；本振信号发生器的输出端与第二混频器的第二输入端连接；主控模块的信号输出端分别与扫频信号发生器、本振信号发生器的信号输入端连接。

所述的第一混频器和第二混频器均采用ADL5801芯片，该芯片利用一个高线性度双平衡有源混频器内核以及集成的本振缓冲放大器来提供10 MHz至6 GHz的高动态范围频率转换；扫频信号发生器采用ADF5356芯片，该芯片内部集成VCO，结合外部环路滤波器和外部参考频率使用时，可实现小数N分频或整数N分频锁相环(PLL)频率合成器；内部VCO基本输出频率范围为6.8GHz至13.6GHz，其他频率输出通过一系列分频器可实现53.125 MHz至6,800MHz的工作频率，满足整个平台频率范围的覆盖；本振信号发生器采用ADF5355芯片实现，该芯片结合外部环路滤波器和外部参考频率使用，可输出频率范围为54 MHz to 13,600 MHz，满足本振输出固定频点的要求。

所述的后级信号处理模块，包括依次连接的单端转差分器、差分对数检波器和第二低通滤波器；差分对数检波器的信号输入端与第三放大器的信号输出端连接；第二低通滤波器的输出端与主控模块信号输入端相连接。

所述的单端转差分器采用巴伦实现；差分对数检波器采用AD8310芯片，该芯片具有DC -440 MHz带宽，–91 dBV to +4 dBV的动态范围；第二低通滤波器为8阶无源LC滤波器。

所述的主控模块，包括电源模块、ARM主控芯片，还包括分别与ARM主控芯片的液晶显示器、蓝牙收发器、输入模块、Flash芯片、第二Type-C接口；电源模块与手持式频谱分析终端壳体上的开关连接，为ARM主控芯片、液晶显示器、蓝牙收发器、输入模块、Flash芯片、第二Type-C接口供电；液晶显示器与手持式频谱分析终端壳体上的液晶显示屏连接；蓝牙收发器与手持式频谱分析终端壳体上的外置天线连接；输入模块与手持式频谱分析终端上的按键连接；第二Type-C接口与手持式频谱分析终端上的第一Type-C接口连接。

所述的手机App，包括数据通信模块、数据处理模块、数据记录模块、数据共享模块和数据显示模块，数据处理模块分别与数据通信模块、数据记录模块、数据共享模块和数据显示模块连接。

有益效果：本发明提供了一种新型手持式频谱监测装置，手持式频谱分析终端壳体采用CNC铝合金腔体，满足装置工作时的散热需求及抗干扰屏蔽作用，运用多级混频方式，可抑制频谱测量时的镜像频率，手持式频谱检测装置其主要完成数据采集任务，数据处理部分由智能手机APP软件上进行处理显示，极大的降低了手持式频谱监测装置硬件成本、体积和重量，便于携带。手机APP软件可以无线控制手持式频谱监测装置，可方便的进行远程测量，此外手机APP软件有频谱波形录制功能，方便数据记录，同时手机APP软件具备数据共享功能，可一键发送频谱波形和频谱信息至云服务器或各种社交软件，必要时可实时共享手机屏幕给远程设备，借助安装在智能手机上的APP，可非常非常方便的进行用户协作、数据共享、数据记录。该装置设计合理，结构简单可靠，其体积小、质量轻、便于携带、成本低、交互性好，数据共享方便，克服了传统的频谱分析仪成本高、质量重、体积大、交互性不好、数据记录和共享不方便的缺点，适合野外作业、移动作业、要求数据及时共享的场合。

附图说明

图1为本发明的新型手持式频谱监测装置框图；

图2为本发明的手持式频谱分析终端壳体的结构示意图；

图3为本发明的手持式频谱分析终端的结构框图；

图4为本发明的输入信号处理模块的结构框图；

图5为本发明的混频模块的结构框图；

图6为本发明的后级信号处理模块的结构框图；

图7为本发明的主控模块的结构框图；

图8为手机APP的功能结构框图；

图中，1.OLED液晶屏 2.按键 3.开关 4. 第一Type-C接口 5.信号输入接口 6.外置天线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述，但不是对本发明的限定。

实施例：

如图1所示，一种新型手持式频谱监测装置，包括手持式频谱分析部分和手机App，手持式频谱分析部分对信号处理、采集得到原始数据，通过无线与手机APP连接发送原始数据；手机App对数据进行处理、保存、显示，将频谱信息共享；用户可通过手机App更改手持式频谱分析部分工作状态，包括扫频跨度、中心频率等；

如图2所示，所述的手持式频谱分析终端壳体采用CNC铝合金制成，壳体上设有液晶显示屏1、5个按键2、开关3、第一Type-C接口4、信号输入接口5和外置天线6，外置天线6通过蓝牙与手机App连接；

如图3所示，所述的手持式频谱分析终端，包括输入信号处理模块、混频模块、后级信号处理模块和主控模块；输入信号处理模块、混频模块和后级信号处理模块依次连接；主控模块的信号输入端与后级信号处理模块连接，信号输出端分别与输入信号处理模块、混频模块连接。

如图4所示，所述的输入信号处理模块，包括依次连接的第一低通滤波器、数控衰减器和第一信号放大器，第一低通滤波器的信号输入端与手持式频谱分析终端壳体上的信号输入接口5连接，数控衰减器与主控模块连接，第一信号放大器的信号输出端与混频模块连接。

如图5所示，所述的混频模块，包括依次连接的第一混频器、第一带通滤波器、第二信号放大器、第二混频器、第二带通滤波器、第三信号放大器，还包括扫频信号发生器和本振信号发生器；第一混频器的第一输入端与输入信号处理模块的第一信号放大器的信号输出端连接；扫频信号发生器的输出端与第一混频器的第二输入端相连接；本振信号发生器的输出端与第二混频器的第二输入端连接；主控模块的信号输出端分别与扫频信号发生器、本振信号发生器的信号输入端连接。

如图6所示，所述的后级信号处理模块，包括依次连接的单端转差分器、差分对数检波器和第二低通滤波器；差分对数检波器的信号输入端与第三放大器的信号输出端连接；第二低通滤波器的输出端与主控模块信号输入端相连接。

如图7所示，所述的主控模块，包括电源模块、ARM主控芯片，还包括分别与ARM主控芯片的液晶显示器、蓝牙收发器、输入模块、Flash芯片、第二Type-C接口；电源模块与手持式频谱分析终端壳体上的开关3连接，为ARM主控芯片、液晶显示器、蓝牙收发器、输入模块、Flash芯片、第二Type-C接口供电；液晶显示器与手持式频谱分析终端壳体上的OLED液晶屏1连接；蓝牙收发器与手持式频谱分析终端壳体上的外置天线6连接；输入模块与手持式频谱分析终端上的按键2连接；第二Type-C接口与手持式频谱分析终端上的第一Type-C接口4连接。

如图8所示，所述的手机App，包括数据通信模块、数据处理模块、数据记录模块、数据共享模块和数据显示模块，数据处理模块分别与数据通信模块、数据记录模块、数据共享模块和数据显示模块连接。

Claims

1.一种新型手持式频谱监测装置，其特征在于，包括手持式频谱分析部分和手机App，手持式频谱分析部分对信号处理、采集得到原始数据，通过无线与手机APP连接发送原始数据；手机App对数据进行处理、保存、显示，将频谱信息共享；用户可通过手机App更改手持式频谱分析部分工作状态，包括扫频跨度、中心频率等；

2.根据权利要求1所述的一种新型手持式频谱监测装置，其特征在于，所述的输入信号处理模块，包括依次连接的第一低通滤波器、数控衰减器和第一信号放大器，第一低通滤波器的信号输入端与手持式频谱分析终端壳体上的信号输入接口连接，数控衰减器与主控模块连接，第一信号放大器的信号输出端与混频模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种新型手持式频谱监测装置，其特征在于，所述的第一低通滤波器为LC构成的无源8阶低通滤波器；数控衰减器采用PE43703芯片，它可提供DC- 6.0GHz频率范围内最高31.75dB的衰减；第一信号放大器采用TQP3M9008芯片，芯片频率范围50-4000MHz，增益：20.6dB@ 1.9 GHz，噪声系数：1.3dB@1.9 GHz。

4.根据权利要求1所述的一种新型手持式频谱监测装置，其特征在于，所述的混频模块，包括依次连接的第一混频器、第一带通滤波器、第二信号放大器、第二混频器、第二带通滤波器、第三信号放大器，还包括扫频信号发生器和本振信号发生器；第一混频器的第一输入端与输入信号处理模块的第一信号放大器的信号输出端连接；扫频信号发生器的输出端与第一混频器的第二输入端相连接；本振信号发生器的输出端与第二混频器的第二输入端连接；主控模块的信号输出端分别与扫频信号发生器、本振信号发生器的信号输入端连接。

5.根据权利要求4所述的一种新型手持式频谱监测装置，其特征在于，所述的第一混频器和第二混频器均采用ADL5801芯片，该芯片利用一个高线性度双平衡有源混频器内核以及集成的本振缓冲放大器来提供10 MHz至6 GHz的高动态范围频率转换；扫频信号发生器采用ADF5356芯片，该芯片内部集成VCO，结合外部环路滤波器和外部参考频率使用时，可实现小数N分频或整数N分频锁相环(PLL)频率合成器；内部VCO基本输出频率范围为6.8GHz至13.6GHz，其他频率输出通过一系列分频器可实现53.125 MHz至6,800MHz的工作频率，满足整个平台频率范围的覆盖；本振信号发生器采用ADF5355芯片实现，该芯片结合外部环路滤波器和外部参考频率使用，可输出频率范围为54 MHz to 13,600 MHz，满足本振输出固定频点的要求。

6.根据权利要求1所述的一种新型手持式频谱监测装置，其特征在于，所述的后级信号处理模块，包括依次连接的单端转差分器、差分对数检波器和第二低通滤波器；差分对数检波器的信号输入端与第三放大器的信号输出端连接；第二低通滤波器的输出端与主控模块信号输入端相连接。

7.根据权利要求6所述的一种新型手持式频谱监测装置，其特征在于，所述的单端转差分器采用巴伦实现；差分对数检波器采用AD8310芯片，该芯片具有DC -440 MHz带宽，–91dBV to +4 dBV的动态范围；第二低通滤波器为8阶无源LC滤波器。

8.根据权利要求1所述的一种新型手持式频谱监测装置，其特征在于，所述的主控模块，包括电源模块、ARM主控芯片，还包括分别与ARM主控芯片的液晶显示器、蓝牙收发器、输入模块、Flash芯片、第二Type-C接口；电源模块与手持式频谱分析终端壳体上的开关连接，为ARM主控芯片、液晶显示器、蓝牙收发器、输入模块、Flash芯片、第二Type-C接口供电；液晶显示器与手持式频谱分析终端壳体上的液晶显示屏连接；蓝牙收发器与手持式频谱分析终端壳体上的外置天线连接；输入模块与手持式频谱分析终端上的按键连接；第二Type-C接口与手持式频谱分析终端上的第一Type-C接口连接。