CN108982965A - 一种频谱分析装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种频谱分析装置，包括信号采集模块和数据处理及控制模块。在本申请中，在目标频谱分析带宽范围为对初始频谱分析带宽范围进行降低调整后，得到的范围时，信号采集模块和数据处理及控制模块采集波形数据的过程，保证采用目标频谱分析带宽范围可以对采集到的数据进行频谱分析，且相比于采用初始采集频率对输入信号进行采集，采集到的波形数据的个数没有减少。因此用于频谱分析的数据也没有减少，相比于降低采集频率降低初始频谱分析带宽范围的方式，可以提高频谱分析结果的信噪比。

Description

一种频谱分析装置

技术领域

本申请涉及频谱分析技术领域，特别涉及一种频谱分析装置。

背景技术

近年来随着电子科学技术以及相关研究领域的快速发展，频谱分析作为一种重要的信号分析方法，在航空航天、通讯、自动化控制、电子精密仪器、基础物理，甚至医学生物等前沿科研领域得到了广泛的应用。

在许多领域，需要进行实时的频谱分析。目前，多采用傅里叶变换方法实现实时频谱分析。其中，采用傅里叶变换方法的频谱分析装置在需要对指定频谱分析带宽范围内的数据进行频谱分析时，调整频谱分析带宽范围时，多采用改变采样频率(如，降低采样频率或提高采样频率)的方式采集指定频谱分析带宽范围内的数据，并对其进行频谱分析。其中，在采用降低采样频率的方式采集数据时，虽然可以采集到指定频谱分析带宽范围内的数据，但是单位时间内采集到的数据会减少即用于频谱分析的数据减少，而用于频谱分析的数据减少会降低频谱分析结果的信噪比。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种频谱分析装置，以达到提高频谱分析结果的准确性的目的，技术方案如下：

一种频谱分析装置，包括：

信号采集模块，用于按照初始采集频率对输入信号进行采集，采集到的数据作为待分析波形数据，所述初始采集频率为初始频谱分析带宽范围对应的采集频率；

数据处理及控制模块，用于获取目标频谱分析带宽范围，并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值，确定采样点抽取间隔；

及，以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，所述i为大于0的整数；

及，变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同；

以及，对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析。

优选的，所述装置还包括：

信号调理模块，用于对所述输入信号进行阻抗匹配，阻抗匹配后的信号作为第一级信号；

及，去除所述第一级信号中除所述目标频谱分析带宽范围之外的信号，得到第二级信号；

所述信号采集模块，具体用于按照所述初始采集频率对所述第二级信号进行采集，采集到的数据作为待分析波形数据。

优选的，所述装置还包括：

时钟分配模块，用于生成并分配所述信号采集模块和所述数据处理及控制模块的工作时钟。

优选的，所述装置还包括：

数据存储模块，用于存储所述信号采集模块采集到的数据，及所述数据处理及控制模块按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据，及所述数据处理及控制模块对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析的结果。

优选的，所述装置还包括：

总线控制模块，用于输出所述数据处理及控制模块输出的数据及接收上位机的控制指令，并将所述控制指令发送至所述数据处理及控制模块。

优选的，所述数据处理及控制模块，包括：

波形数据调整模块，用于获取目标频谱分析带宽范围，并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值，确定采样点抽取间隔，并以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，并变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同，所述i为大于0的整数；

FFT运算模块，用于对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据，进行快速傅里叶变换，得到变换后的实部数据和虚部数据；

取模运算模块，用于对所述实部数据和所述虚部数据进行取模运算，得到幅度频谱。

优选的，所述数据处理及控制模块，还包括：

频谱平均模块，用于对所述取模运算模块输出的幅度频谱进行累加平均运算。

优选的，所述数据处理及控制模块，还包括：乒乓输出缓存模块；

所述频谱平均模块，还用于在累加平均运算的次数达到设定累加平均运算次数阈值时，将累加平均运算的结果发送至所述乒乓输出缓存模块；

所述乒乓输出缓存模块，用于从第一缓存区域和第二缓存区域中确定出处于空闲状态的缓存区域，并将所述累加平均运算的结果缓存在所述处于空闲状态的缓存区域，并在接收到所述读取指令时，从缓存有所述累加平均运算的结果的区域中，将所述累加平均运算的结果输出。

优选的，所述数据处理及控制模块，还包括：

存储管理模块，用于将所述波形数据调整模块输出的数据存储至数据存储模块，及从所述数据存储模块中读取相应的波形数据并输出至所述FFT运算模块。

优选的，所述数据处理及控制模块，还包括：

数据调度模块，分别与所述波形数据调整模块、所述FFT运算模块、所述乒乓输出缓存模块及所述存储管理模块相连，用于接收上位机的控制指令，并按照所述上位机的控制指令控制所述波形数据调整模块、所述FFT运算模块及所述乒乓输出缓存模块，及将所述波形数据调整模块输出的按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据输出至存储管理模块，及将从所述存储管理模块中获取的波形数据输出至所述FFT运算模块，及将所述乒乓输出缓存模块输出的累加平均运算的结果输出至所述上位机；

所述存储管理模块，具体用于将所述数据调度模块输出的数据存储至所述数据存储模块，及从所述数据存储模块中读取相应的波形数据并输出至所述数据调度模块。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

在本申请中，在目标频谱分析带宽范围为对初始频谱分析带宽范围进行降低调整后，得到的范围时，信号采集模块仍然按照初始采集频率对输入信号进行采集，数据处理及控制模块以待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照采样点抽取间隔对待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，及变换起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照采样点抽取间隔对待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与待分析波形数据的个数相同，保证采用目标频谱分析带宽范围可以对采集到的数据进行频谱分析，且相比于采用初始采集频率对输入信号进行采集，采集到的波形数据的个数没有减少。因此用于频谱分析的数据也没有减少，相比于降低采集频率降低初始频谱分析带宽范围的方式，可以提高频谱分析结果的信噪比。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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是本申请提供的频谱分析装置的一种逻辑结构示意图；

图2(a)是初始频谱分析带宽范围对应的波形数据的示意图，图2(b)是目标频谱分析带宽范围对应的波形数据的示意图；

图3是本申请提供的频谱分析装置的另一种逻辑结构示意图；

图4是本申请提供的频谱分析装置的再一种逻辑结构示意图；

图5是本申请提供的频谱分析装置的再一种逻辑结构示意图；

图6是本申请提供的频谱分析装置的再一种逻辑结构示意图；

图7是本申请提供的数据处理及控制模块的一种逻辑结构示意图；

图8是本申请提供的数据处理及控制模块的另一种逻辑结构示意图；

图9是本申请提供的数据处理及控制模块的再一种逻辑结构示意图；

图10是本申请提供的数据处理及控制模块的再一种逻辑结构示意图；

图11是本申请提供的数据处理及控制模块的再一种逻辑结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例公开了一种频谱分析装置，包括：信号采集模块，用于按照初始采集频率对输入信号进行采集，采集到的数据作为待分析波形数据；数据处理及控制模块，用于获取目标频谱分析带宽范围，并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值，确定采样点抽取间隔；及，以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，所述i为大于0的整数；及，变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同；以及，对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析。本申请提供的频谱分析装置进行频谱分析的过程，相比于降低采集频率降低初始频谱分析带宽范围，进行频谱分析的方式，可以提高频谱分析结果的信噪比。

接下来对本申请实施例公开的频谱分析装置进行介绍，请参见图1，可以包括：信号采集模块11和数据处理及控制模块12。

信号采集模块，用于按照初始采集频率对输入信号进行采集，采集到的数据作为待分析波形数据，所述初始采集频率为初始频谱分析带宽范围对应的采集频率。

与初始采集频率相对应的初始频谱分析带宽范围可以理解为：频谱分析装置需要采集及分析的信号的频率范围。

需要说明的是，初始采集频率不小于初始频谱分析带宽范围中最大值的2倍，可以保证根据初始采集频率采集到的信号恢复为原来的信号时，信号的原始信息不丢失。

优选的，信号采集模块可以为A/D变换电路。具体地，在输入信号为模拟信号时，A/D变换电路可以用于按照初始采集频率对输入的模拟信号进行数字化采集，采集到的数据作为待分析波形数据。

数据处理及控制模块，用于获取目标频谱分析带宽范围，并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值，确定采样点抽取间隔；

及，以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，所述i为大于0的整数；

及，变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同；

以及，对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析。

由于目标频谱分析带宽范围为对初始频谱分析带宽范围进行调整后，得到的频谱分析带宽范围，因此可以根据目标频谱分析带宽范围与初始频谱分析带宽范围的比值，确定采样点抽取间隔。如目标频谱分析带宽范围为初始频谱分析带宽范围的1/N，则确定采样点抽取间隔为N，N大于1。

数据处理及控制模块以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，保证采用目标频谱分析带宽范围可以对采集到的波形数据进行频谱分析。

数据处理及控制模块以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，及变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同，可以保证按照采样点抽取间隔采集的波形数据的个数与按照初始采集频率对输入信号进行采集得到的波形数据的个数相同，即在改变频谱分析带宽范围的同时，不改变采集到的波形数据的个数。

需要说明的是，数据处理及控制模块以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，及，变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同，相当于按照目标采集频率对输入信号进行采集，但是按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集到的最终波形数据个数多于按照目标采集频率对输入信号进行采集的个数。目标采集频率可以理解为：目标频谱分析带宽范围相对应的采集频率。如，目标频谱分析带宽范围为初始频谱分析带宽范围的1/N，初始采集频率为F_S，则目标采集频率为按照对输入信号进行采集，预设时间内采集到N个，而按照采样点抽取间隔对待分析波形数据进行采集，预设时间内可以采集到N*N个。

数据处理及控制模块用于获取目标频谱分析带宽范围，并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值，确定采样点抽取间隔，及以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，及变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同，可以保证频谱分析装置在不改变采集频率的基础上，实现频谱分析带宽范围可调整。

以及，在目标频谱分析带宽范围为对初始频谱分析带宽范围进行降低调整后，得到的范围时，根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值，确定采样点抽取间隔；及，以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据；及，变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同，不需要降低初始采集频率，因此不会减少采集到的波形数据个数，不会降低频谱分析装置的采集效率。

现举例对数据处理及控制模块的处理过程进行说明，例如，数据处理及控制模块进行一次频谱分析需要M个采样点，初始采集频率为F_S，则在需要进行N次频谱分析时，则需要采集M×N个采样点，当初始频谱分析带宽范围的最大值为初始采集频率的二分之一时，按照初始采集频率对输入信号进行采集，采集到的数据作为待分析波形数据，如图2(a)所示。

当目标频谱分析带宽范围为初始频谱分析带宽范围的1/N时，N大于1，在不改变初始采集频率的基础上，根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值即1/N，确定采样点抽取间隔为N，可以待分析波形数据的第1个波形数据为起始采集点，按采样点抽取间隔N对如图2(a)所示的待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，并变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同，最终得到如图2(b)所示的波形数据。

如图2(b)所示的目标频谱分析带宽范围对应的波形数据的个数相比于如图2(a)所示的初始频谱分析带宽范围对应的波形数据的个数，没有减少。

在本申请中，在目标频谱分析带宽范围为对初始频谱分析带宽范围进行降低调整后，得到的范围时，信号采集模块仍然按照初始采集频率对输入信号进行采集，数据处理及控制模块以待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照采样点抽取间隔对待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，及变换起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照采样点抽取间隔对待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与待分析波形数据的个数相同，保证采用目标频谱分析带宽范围可以对采集到的数据进行频谱分析，且相比于采用初始采集频率对输入信号进行采集，采集到的波形数据的个数没有减少。因此用于频谱分析的数据也没有减少，相比于降低采集频率降低初始频谱分析带宽范围的方式，可以提高频谱分析结果的信噪比。

进一步的，以M为进行一次频谱分析的采样点，F_S为初始采集频率为例，对频谱最小频率间隔的变化进行说明，具体如下：

初始频谱分析带宽范围对应的频谱最小频率间隔可以表示为：

当目标频谱分析带宽范围为初始频谱分析带宽范围的1/N时，N大于1，没有改变初始采集频率，因此按照初始采集频率对输入信号进行采集，采集到的数据的个数没有发生改变，但是按照采样点抽取间隔对待分析波形数据进行采集的频率等效于目标采集频率因此目标频谱分析带宽范围对应的频谱最小频率间隔可以表示为：由于小于且频谱最小频率间隔越小，进行频谱分析确定的频谱的分辨率越高，因此当对初始频谱分析带宽范围进行降低调整后，进行的频谱分析，可以提高频谱的分辨率。

在本申请的另一个实施例中，介绍另外一种频谱分析装置，请参见图3，在图1示出的频谱分析装置的基础上还可以包括：信号调理模块13。

信号调理模块，用于对所述输入信号进行阻抗匹配，阻抗匹配后的信号作为第一级信号；

及，去除所述第一级信号中除所述目标频谱分析带宽范围之外的信号，得到第二级信号。

信号调理模块对输入信号进行阻抗匹配可以减少信号反射，提高信号的传输效率。

信号调理模块去除所述第一级信号中除所述目标频谱分析带宽范围之外的信号，可以避免除所述目标频谱分析带宽范围之外的信号对频谱分析的结果产生影响，提高频谱分析结果的准确性。

与信号调理模块的具体实施过程相对应，所述信号采集模块，具体可以用于按照所述初始采集频率对所述第二级信号进行采集，采集到的数据作为待分析波形数据。

在本申请的另一个实施例中，介绍另外一种频谱分析装置，请参见图4，在图3示出的频谱分析装置的基础上还可以包括：时钟分配模块14。

时钟分配模块，用于生成并分配所述信号采集模块和所述数据处理及控制模块的工作时钟。

时钟分配模块生成并分配所述信号采集模块和所述数据处理及控制模块的工作时钟，可以保证信号采集模块和数据处理及控制模块有序无误的运行。

在本申请的另一个实施例中，介绍另外一种频谱分析装置，请参见图5，在图4示出的频谱分析装置的基础上还可以包括：数据存储模块15。

数据存储模块，用于存储所述信号采集模块采集到的数据，及所述数据处理及控制模块按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据，及所述数据处理及控制模块对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析的结果。

数据存储模块存储所述信号采集模块采集到的数据，及所述数据处理及控制模块按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据，及所述数据处理及控制模块对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析的结果，可以保证其他模块或除频谱分析装置之外的设备可以获取到有效数据，避免数据丢失。

在本申请的另一个实施例中，介绍另外一种频谱分析装置，请参见图6，在图5示出的频谱分析装置的基础上还可以包括：总线控制模块16。

总线控制模块，用于输出所述数据处理及控制模块输出的数据及接收上位机的控制指令，并将所述控制指令发送至所述数据处理及控制模块。

总线控制模块输出所述数据处理及控制模块输出的数据及接收上位机的控制指令，并将所述控制指令发送至所述数据处理及控制模块，可以实现数据处理及控制模块与上位机之间的通信，避免数据处理及控制模块直接与上位机进行通信，减少数据处理及控制模块的通信负担。

在本申请的另一个实施例中，对数据处理及控制模块12进行介绍，请参见图7，具体可以包括：波形数据调整模块121、FFT运算模块122和取模运算模块123。

波形数据调整模块，用于获取目标频谱分析带宽范围，并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值，确定采样点抽取间隔，并以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，并变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同，所述i为大于0的整数。

波形数据调整模块获取目标频谱分析带宽范围，并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值，确定采样点抽取间隔，并以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，并变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同的具体实施过程可以参见前述实施例中的相关介绍，在此不再赘述。

FFT运算模块，用于对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据，进行快速傅里叶变换，得到变换后的实部数据和虚部数据。

对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据，进行快速傅里叶变换，可以提高频谱分析的效率。

取模运算模块，用于对所述实部数据和所述虚部数据进行取模运算，得到幅度频谱。

在本申请的另一个实施例中，介绍另外一种数据处理及控制模块，请参见图8，在图7示出的数据处理及控制模块的基础上还可以包括：频谱平均模块124。

频谱平均模块，用于对所述取模运算模块输出的幅度频谱进行累加平均运算。

对所述取模运算模块输出的幅度频谱进行累加平均运算，可以理解为：对所述取模运算模块输出的幅度频谱进行累加，并对累加之和进行平均运算。

频谱平均模块对所述取模运算模块输出的幅度频谱进行累加平均运算，可以提升最终输出的幅度频谱的信噪比。

当然，在进行累加平均运算时，可以设定累加平均运算的次数，累加平均运算的次数越大，最终输出的幅度频谱的信噪比越高。

在本申请的另一个实施例中，介绍另外一种数据处理及控制模块，请参见图9，在图8示出的数据处理及控制模块的基础上还可以包括：乒乓输出缓存模块125。

所述频谱平均模块，还用于在累加平均运算的次数达到设定累加平均运算次数阈值时，将累加平均运算的结果发送至所述乒乓输出缓存模块。

所述乒乓输出缓存模块，用于从第一缓存区域和第二缓存区域中确定出处于空闲状态的缓存区域，并将所述累加平均运算的结果缓存在所述处于空闲状态的缓存区域，并在接收到所述读取指令时，从缓存有所述累加平均运算的结果的区域中，将所述累加平均运算的结果输出。

乒乓输出缓存模块在一块缓存区域被占用的情况下，仍可以在另一块处于空闲状态的缓存区域中继续缓存频谱平均模块输出的累加平均运算的结果，并在被占用区域解除占用后，继续作为处于空闲状态的缓存区域使用，实现累加平均运算的结果的不间断缓存及输出。

在本申请的另一个实施例中，介绍另外一种数据处理及控制模块，请参见图10，在图9示出的数据处理及控制模块的基础上还可以包括：存储管理模块126。

存储管理模块，用于将所述波形数据调整模块输出的数据存储至数据存储模块，及从所述数据存储模块中读取相应的波形数据并输出至所述FFT运算模块。

数据存储模块为频谱分析装置中的一个模块。

存储管理模块将所述波形数据调整模块输出的数据存储至数据存储模块，及从所述数据存储模块中读取相应的波形数据并输出至所述FFT运算模块，实现数据处理及控制模块中数据的存储管理。

在本申请的另一个实施例中，介绍另外一种数据处理及控制模块，请参见图11，在图10示出的数据处理及控制模块的基础上还可以包括：数据调度模块127。

数据调度模块，分别与所述波形数据调整模块、所述FFT运算模块、所述乒乓输出缓存模块及所述存储管理模块相连，用于接收上位机的控制指令，并按照所述上位机的控制指令控制所述波形数据调整模块、所述FFT运算模块及所述乒乓输出缓存模块，及将所述波形数据调整模块输出的按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据输出至存储管理模块，及将从所述存储管理模块中获取的波形数据输出至所述FFT运算模块，及将所述乒乓输出缓存模块输出的累加平均运算的结果输出至所述上位机。

数据调度模块可以实现数据处理及控制模块所需要处理的数据的调度以及与上位机的交互。

相应地，所述存储管理模块，具体可以用于将所述数据调度模块输出的数据存储至所述数据存储模块，及从所述数据存储模块中读取相应的波形数据并输出至所述数据调度模块。

基于前述各个实施例的内容，在本申请的另一个实施例中，对频谱分析装置的工作流程进行介绍，具体可以包括：

B11、频谱分析装置在空闲状态下不进行任何操作，等待上位机发送操作指令。在接收到操作指令时，执行步骤B12。

B12、对操作指令的类型进行判断。若判断结果为指令错误，则恢复至空闲状态，并返回执行步骤B11；若判断结果为调整频谱分析带宽范围指令，则执行步骤B13；若判断结果为频谱累加平均运算的次数配置指令，则执行步骤B14；若判断结果为开始采样指令，则执行步骤B15。

B13、配置信号调理模块的带宽限制，配置波形数据调整模块的采样点抽取间隔，然后返回执行步骤B11；

B14、配置频谱平均模块中的频谱累加平均运算的次数，并返回执行步骤B11；

B15、信号采集模块按照初始采集频率对输入信号进行采集，采集到的数据作为待分析波形数据；波形数据调整模块，用于获取目标频谱分析带宽范围，并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值，确定采样点抽取间隔，并以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，并变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同；FFT运算模块对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据，进行快速傅里叶变换，得到变换后的实部数据和虚部数据；取模运算模块对所述实部数据和所述虚部数据进行取模运算，得到幅度频谱，频谱平均模块对所述取模运算模块输出的幅度频谱进行累加平均运算，并执行步骤B16；

B16、判断累加平均运算的次数是否达到设定累加平均运算次数阈值，若达到，则执行步骤B17，若未达到，则返回执行B15；

B17、将达到设定累加平均运算次数阈值对应的累加平均运算的结果传回上位机，并返回执行步骤B11。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本申请所提供的一种频谱分析装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种频谱分析装置，其特征在于，包括：

信号采集模块，用于按照初始采集频率对输入信号进行采集，采集到的数据作为待分析波形数据，所述初始采集频率为初始频谱分析带宽范围对应的采集频率；

数据处理及控制模块，用于获取目标频谱分析带宽范围，并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值，确定采样点抽取间隔；

及，以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，所述i为大于0的整数；

及，变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同；

以及，对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

信号调理模块，用于对所述输入信号进行阻抗匹配，阻抗匹配后的信号作为第一级信号；

及，去除所述第一级信号中除所述目标频谱分析带宽范围之外的信号，得到第二级信号；

所述信号采集模块，具体用于按照所述初始采集频率对所述第二级信号进行采集，采集到的数据作为待分析波形数据。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

时钟分配模块，用于生成并分配所述信号采集模块和所述数据处理及控制模块的工作时钟。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

数据存储模块，用于存储所述信号采集模块采集到的数据，及所述数据处理及控制模块按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据，及所述数据处理及控制模块对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据进行频谱分析的结果。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

总线控制模块，用于输出所述数据处理及控制模块输出的数据及接收上位机的控制指令，并将所述控制指令发送至所述数据处理及控制模块。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据处理及控制模块，包括：

波形数据调整模块，用于获取目标频谱分析带宽范围，并根据所述目标频谱分析带宽范围与所述初始频谱分析带宽范围的比值，确定采样点抽取间隔，并以所述待分析波形数据的第i个波形数据为起始采集点，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，并变换所述起始采集点的位置，并从变换后的起始采集点的位置开始，按照所述采样点抽取间隔对所述待分析波形数据中未被采集过的波形数据进行采集，并按照采集顺序存储采集到的波形数据，直至存储的波形数据的个数与所述待分析波形数据的个数相同，所述i为大于0的整数；

FFT运算模块，用于对按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据，进行快速傅里叶变换，得到变换后的实部数据和虚部数据；

取模运算模块，用于对所述实部数据和所述虚部数据进行取模运算，得到幅度频谱。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据处理及控制模块，还包括：

频谱平均模块，用于对所述取模运算模块输出的幅度频谱进行累加平均运算。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述数据处理及控制模块，还包括：乒乓输出缓存模块；

所述频谱平均模块，还用于在累加平均运算的次数达到设定累加平均运算次数阈值时，将累加平均运算的结果发送至所述乒乓输出缓存模块；

所述乒乓输出缓存模块，用于从第一缓存区域和第二缓存区域中确定出处于空闲状态的缓存区域，并将所述累加平均运算的结果缓存在所述处于空闲状态的缓存区域，并在接收到所述读取指令时，从缓存有所述累加平均运算的结果的区域中，将所述累加平均运算的结果输出。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述数据处理及控制模块，还包括：

存储管理模块，用于将所述波形数据调整模块输出的数据存储至数据存储模块，及从所述数据存储模块中读取相应的波形数据并输出至所述FFT运算模块。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述数据处理及控制模块，还包括：

数据调度模块，分别与所述波形数据调整模块、所述FFT运算模块、所述乒乓输出缓存模块及所述存储管理模块相连，用于接收上位机的控制指令，并按照所述上位机的控制指令控制所述波形数据调整模块、所述FFT运算模块及所述乒乓输出缓存模块，及将所述波形数据调整模块输出的按照所述采样点抽取间隔采集并存储的波形数据输出至存储管理模块，及将从所述存储管理模块中获取的波形数据输出至所述FFT运算模块，及将所述乒乓输出缓存模块输出的累加平均运算的结果输出至所述上位机；

所述存储管理模块，具体用于将所述数据调度模块输出的数据存储至所述数据存储模块，及从所述数据存储模块中读取相应的波形数据并输出至所述数据调度模块。