CN109425785A - 一种基于跟踪源频谱分析仪的全程锁相同步扫描控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于跟踪源频谱分析仪的全程锁相同步扫描控制方法，仪器在波段切换时采用扫描步进的方式扫描到下一波段的起始频率；仪器在波段切换时的扫描步进方式采用最大步进最快速度进行步进。采用上述方案，波段切换所需时间由原来的100毫秒降低到几毫秒，甚至微秒级，使得整机扫描速度得到很大提升。
Description
技术领域
本发明属于频谱分析仪技术领域，尤其涉及的是一种基于跟踪源频谱分析仪的全程锁相同步扫描控制方法。
背景技术
目前的手持式频谱分析仪在波段内部为了保证较高的频率准确度指标通常采用锁相小步进扫描的方式，而对于波段之间的频率切换通常是采用起始频率重新预置重新锁相的形式，重新预置重新锁相的缺点就是会导致波段之间的频率切换所需的稳定时间很长，每次波段切换所需时间可达100毫秒级别，而跟踪源模块和频谱扫描模块由于硬件设计的不同，最终所需要的分段的频率点位置也不相同，这就会导致带有跟踪源功能的频谱分析仪的波段数非常多，有可能达到数十段，从而导致带跟踪源功能的频谱分析仪，光耗费在波段切换点的稳定时间就能达到秒级或数秒级，而实际波段内部的扫描时间只有数十毫秒或数百毫秒，因此整机的扫描速度很大方面是受限于波段切换速度。手持式频谱分析仪是通信、雷达、导航、信号监测等领域必不可少的测试仪器，而带有跟踪源功能的手持式频谱分析仪更是市场上的宠儿，其可以通过跟踪源功能实现很多普通频谱分析仪无法实现的测试，如传输测量、归一化测量等。现有的手持式微波毫米波频谱分析仪由于频率范围宽，受限于滤波器等器件性能的影响，设计方案是不可能在一个波段内部完成设计，特别是在打开跟踪源功能时，由于内部跟踪源模块和频谱扫描模块硬件不同，会导致波段的增多，频率范围宽的频谱分析仪最多有可能达到数十个波段，因此整机的扫描过程是多个波段的内部扫描控制和波段切换的合并。
在电子测量仪器当中,由于硬件器件的特性，锁相环在频率切换时(假设现有频率为f1，要切换的频率为f2)，如果f2-f1或f1-f2的频率间隔在锁相环的带宽之内，这时候锁相环就不需要重新进行锁相，可以直接频率切换过去，频率切换所需要的稳定时间很短，可以在20us以内；如果f2-f1或f1-f2的频率间隔在锁相环的带宽之外，则锁相环就会失锁，这个时侯就需要对频率重新进行锁相，频率切换所需要的稳定时间就会很长，由于频谱分析模块的频率控制和跟踪源模块的频率控制需要控制多个锁相环，频谱分析模块的频率控制示意图如图1所示，跟踪源模块的频率控制示意图如图2所示，因此重新设置一个频率点就需要设置N个锁相环，需要依次重新打开锁相环1电源开关，设置锁相环1参数，等待锁相环1稳定，打开锁相环2电源开关，设置锁相环2参数，等待锁相环2稳定…打开锁相环5电源开关，设置锁相环5参数，等待锁相环5稳定，因此单个频率点重新锁相时间很长，可达100毫秒以上，而跟踪源模块和频谱分析模块的硬件设计不同，这会导致我们所需要预置的锁相环数量更多；这样会导致频率切换重新锁相的时间更长。
目前的手持式频谱分析仪在波段内部为了保证较高的频率准确度指标通常采用锁相小步进扫描的方式，使得步进间隔在锁相环的带宽之内，这样步进时就不需要重新锁相，可以快速进行频率扫描，而对于波段之间的频率切换由于前一波段的终止频率与后一波段的起始频率距离很远，不可能在锁相环的带宽之内，因此传统方法是是采用起始频率重新预置重新锁相的形式，整个扫描控制过程示意图如图3所示。
现有技术在波段切换时，由于第一波段终止频率与第二频率起始频率间隔较远，肯定超出了锁相环的带宽之外，如果直接进行频率切换，必然会导致锁相环失锁。因此现有技术是采用锁相环重新进行锁相的方式，即将原先锁相的稳定状态全部打乱，从头重新一步步对锁相环进行设置，例如设置一个频率点需要设置N个锁相环，现有技术是打开锁相环1电源开关，设置锁相环1参数，等待锁相环1稳定，打开锁相环2电源开关，设置锁相环2参数，等待锁相环2稳定…打开锁相环5电源开关，设置锁相环5参数，等待锁相环5稳定，由于从重新打开锁相环电源开关到等待锁相环锁相稳定，因此现有技术的波段切换所需要的时间很长，达到100毫秒以上。
而微波毫米波波段的手持式频谱分析仪受限于混频器带宽、扫频本振的跨段以及为满足镜像频率抑制的要求，通常需要将整机的频率范围划分为多个波段分别进行扫描控制，特别是增加跟踪源功能之后，由于两个硬件模块的扫描控制不同，会导致整机的频率范围划分的波段更多，如果说不具有跟踪源的频谱分析仪整机可能有20个波段，而具有跟踪源功能的频谱分析仪就会有30或40个波段，仅仅波段切换的稳定时间就要3、4秒的时间，而实际波段内部的时间可能只有几百毫秒，这严重的影响了整机的扫描速度。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于跟踪源频谱分析仪的全程锁相同步扫描控制方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于跟踪源频谱分析仪的全程锁相同步扫描控制方法，包括以下步骤：
步骤1：预置频谱分析模块起始频率和跟踪源模块的起始频率，频谱分析模块依次配置锁相环1、锁相环2…锁相环7，跟踪源模块依次配置锁相环8、锁相环9，等待约100毫秒使得各锁相环稳定，完成频率预置；
步骤2：由于整机处于多波段扫描模式下，假设有2个波段，首先主机软件设置第一波段扫描参数，选择单步逐点扫描方式以便同步进行数字中频处理，当第一波段扫描参数设置完毕后，启动扫描；
步骤3：第一波段扫描完成后，扫描频率停止在第一波段的终止频率点，此时根据第一波段的终止频率点和第二波段的起始频率点的信息判定锁相环的扫描方向，将锁相环频率步进设为最大值，选择自动扫描方式，过渡波段参数设置完毕，启动过渡波段的扫描；
步骤4：过渡波段频率扫描完成后，扫描频率点在第二波段的起始频率点附近，直接按照频率误差设置步进频率，使得频率准确的步进到第二波段的起始频率上；
步骤5：按照步骤3扫描到第二波段的终止频率上，根据第二波段的终止频率点和第一波段的起始频率点的信息判定锁相环的扫描方向，启动从第二波段终止频率到第一波段起始频率的过渡波段扫描，过渡波段扫描完成后同样需要对频率误差进行微调；
步骤6：重复步骤2到步骤5，从而实现频谱分析仪的连续扫描；
进一步而言，所述步骤2中，所述波段扫描参数为：频率步进值、扫描点数、扫描方向、波段号、单点扫描时间信息；扫描模式为单步逐点扫描。
进一步而言，所述步骤3中，扫描方式为自动扫描。
采用本发明的技术方案：1.仪器在波段切换时采用扫描步进的方式扫描到下一波段的起始频率。2.仪器在波段切换时的扫描步进方式采用最大步进最快速度进行步进。另外，本发明波段切换所需时间由原来的100毫秒降低到几毫秒，甚至微秒级，使得整机扫描速度得到很大提升。
附图说明
图1为现有技术中频谱分析仪频谱分析模块频率控制部分原理示意框图。
图2为现有技术中频谱分析仪跟踪源模块频率控制部分原理示意框图。
图3为现有技术中扫描控制过程示意图。
图4本发明采用的两波段扫描控制过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
本发明中针对这一问题将跨波段扫描本振频率点的切换方式由重新预置重新锁相更改为最大步进最快速度扫描的方式，这样跨波段的等待时间由100ms可降低至几毫秒，甚至最低可至几微秒，从而能够极大提升整机的扫描速度。
如图4所示，本发明的实现流程：
步骤1：预置频谱分析模块起始频率和跟踪源模块的起始频率，频谱分析模块依次配置锁相环1、锁相环2…锁相环7，跟踪源模块依次配置锁相环8、锁相环9，等待约100毫秒使得各锁相环稳定，完成频率预置。
步骤2：由于整机处于多波段扫描模式下，假设有2个波段，首先主机软件设置第一波段扫描参数，包括频率步进值、扫描点数、初始扫描方向、波段号、单点扫描时间信息，扫描模式选择单步逐点扫描方式以便同步进行数字中频处理，第一波段扫描参数设置完毕后，启动扫描。
步骤3：第一波段扫描完成后，扫描频率停止在第一波段的终止频率点，此时根据第一波段的终止频率点和第二波段的起始频率点的信息判定锁相环的扫描方向，由于过渡波段不涉及到后端的数字中频处理，因此扫描方式选择为自动扫描，将锁相环频率步进设为最大值，主机软件设置过渡波段的扫描参数，包括频率步进值、扫描点数、扫描方向、波段号、单点扫描时间信息，过渡波段扫描参数设置完毕，启动过渡波段的扫描。
步骤4：过渡波段频率扫描完成后，扫描频率点在第二波段的起始频率点附近，由于器件设置原因，步进频率计算有一定的频率误差，但是误差都在最大步进频率的步进之内，此时可直接按照频率误差设置步进频率，使得频率准确的步进到第二波段的起始频率上。
步骤5：按照步骤3进行正向扫描到第二波段的终止频率上，根据第二波段的终止频率点和第一波段的起始频率点的信息判定锁相环的扫描方向，启动从第二波段终止频率到第一波段起始频率的过渡波段扫描，过渡波段扫描完成后同样需要对频率误差进行微调，可直接按照频率误差设置步进频率，使得频率准确的步进到第一波段的起始频率上。
步骤6：重复步骤3到步骤5，从而实现频谱分析仪的连续扫描。
上述步骤中，如果波段较多，中间波段的扫描过程与第一波段和第二波段相同，可极大的减小过渡波段的扫描时间，从而能够极大的提高整机扫描速度。
采用本发明的技术方案：1.仪器在波段切换时采用扫描步进的方式扫描到下一波段的起始频率。2.仪器在波段切换时的扫描步进方式采用最大步进最快速度进行步进。另外，本发明波段切换所需时间由原来的100毫秒降低到几毫秒，甚至微秒级，使得整机扫描速度得到很大提升。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于跟踪源频谱分析仪的全程锁相同步扫描控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：预置频谱分析模块起始频率和跟踪源模块的起始频率，频谱分析模块依次配置锁相环1、锁相环2…锁相环7，跟踪源模块依次配置锁相环8、锁相环9，等待约100毫秒使得各锁相环稳定，完成频率预置；
步骤2：由于整机处于多波段扫描模式下，假设有2个波段，首先主机软件设置第一波段扫描参数，选择单步逐点扫描方式以便同步进行数字中频处理，当第一波段扫描参数设置完毕后，启动扫描；
步骤3：第一波段扫描完成后，扫描频率停止在第一波段的终止频率点，此时根据第一波段的终止频率点和第二波段的起始频率点的信息判定锁相环的扫描方向，将锁相环频率步进设为最大值，选择自动扫描方式，过渡波段参数设置完毕，启动过渡波段的扫描；
步骤4：过渡波段频率扫描完成后，扫描频率点在第二波段的起始频率点附近，直接按照频率误差设置步进频率，使得频率准确的步进到第二波段的起始频率上；
步骤5：按照步骤3扫描到第二波段的终止频率上，根据第二波段的终止频率点和第一波段的起始频率点的信息判定锁相环的扫描方向，启动从第二波段终止频率到第一波段起始频率的过渡波段扫描，过渡波段扫描完成后同样需要对频率误差进行微调；
步骤6：重复步骤2到步骤5，从而实现频谱分析仪的连续扫描。
2.如权利要求1所述的全程锁相同步扫描控制方法，其特征在于，所述步骤2中，所述波段扫描参数为：频率步进值、扫描点数、扫描方向、波段号、单点扫描时间信息；扫描模式为单步逐点扫描。
3.如权利要求1所述的全程锁相同步扫描控制方法，其特征在于，所述步骤3中，扫描方式为自动扫描。
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