CN110704797B - 实时频谱分析仪和信号处理方法、可读存储介质 - Google Patents

Abstract

一种实时频谱分析仪和信号处理方法、可读存储介质，该实时频谱分析仪包括：射频模块；功率控制模块，用于对射频模块输出的中频信号分别进行筛选和衰减处理，从中频信号中经筛选得到小于预定幅度的第一信号，对中频信号经衰减处理后得到第二信号；ADC，用于对功率控制模块输出的两路信号分别采样；信号处理模块，用于对ADC输出的两路信号进行从时域到频域的转换以及合成处理，得到频谱信号。由于中频信号在被送入ADC之前分别进行了筛选和衰减处理，通过筛选提高了系统的增益，从而增加了测量动态范围的下限；通过衰减处理可衰减较大信号的幅度，从而增加了测量动态范围的上限，使得实时频谱分析仪的测量动态范围得到了提高。

Description

实时频谱分析仪和信号处理方法、可读存储介质

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，具体涉及一种实时频谱分析仪和信号处理方法、可读存储介质。

背景技术

频谱分析仪是一种用来分析和研究信号频谱的射频专用仪器，可以用于测量信号的频率稳定度、信号失真情况和信号的频谱纯度等，在电子测量和频谱监测等领域得到了广泛的应用。

频谱分析仪可以分为扫频式频谱分析仪和实时频谱分析仪两大类，实时频谱分析仪以快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）为技术核心，实时同步地处理宽带信号，相较于传统的扫频式频谱分析仪，其具有快速精准的测量性能和独特的频谱分量触发模式。图1示出了实时频谱分析仪的原理框图，被测信号先经过前端链路（其中包含前置放大器和衰减器等），将功率调整到下变频模块可接收的电平范围之内，再输入到下变频模块；下变频模块将被测信号混频至适合模数转换器（ADC）采样的中频信号，采样模块对该中频信号进行采样处理，通过ADC将该中频信号转换为数字信号，再经过数字下变频模块对该数字信号进行数字下变频处理，得到基带信号，然后将该基带信号进行FFT（快速傅里叶变换）处理后显示在界面上。

在采用如图1所示的实时频谱分析仪进行频谱测量时，在一定的分析带宽之内，带内信号幅度的测量范围受限于ADC的动态范围（即ADC能够分辨的信号幅值范围），这使得实时频谱分析仪的测量动态范围较小。

发明内容

本申请提供一种实时频谱分析仪和信号处理方法、可读存储介质，以解决现有技术中实时频谱分析仪的测量动态范围较小的问题。

根据第一方面，一种实施例中提供一种实时频谱分析仪，包括射频模块、功率控制模块、模数转换器和信号处理模块；

所述射频模块用于对输入的被测信号进行频率转换，得到中频信号；

所述功率控制模块用于对所述中频信号分别进行筛选和衰减处理，从所述中频信号中经筛选得到小于预定幅度的第一信号，对所述中频信号经衰减处理后得到第二信号；

所述模数转换器用于分别对所述第一信号和所述第二信号进行模数转换，得到第一数字信号和第二数字信号；

所述信号处理模块用于根据第二数字信号的幅度控制功率控制模块对所述中频信号进行筛选时的筛选频率，对模数转换器输出的两路数字信号进行从时域到频域的转换以及合成处理，得到频谱信号。

根据第二方面，一种实施例中提供一种实时频谱分析仪的信号处理方法，包括：

对中频信号进行衰减处理，得到第二信号，所述中频信号为对输入的被测信号进行频率转换后得到；

根据第二数字信号的幅度对所述中频信号进行筛选处理，得到小于预定幅度的第一信号，所述第二数字信号为模数转换器对所述第二信号进行模数转换后得到；

获取模数转换器对所述第一信号和所述第二信号进行模数转换后输出的第一数字信号和第二数字信号；

对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行从时域到频域的转换以及合成处理，得到频谱信号。

根据第三方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，其包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上所述的方法。

依据上述实施例的实时频谱分析仪和信号处理方法、可读存储介质，由于中频信号在被送入模数转换器进行模数转换之前，分别进行了筛选和衰减处理，通过筛选得到小于预定幅度的第一信号，提高了系统的增益，从而增加了测量动态范围的下限，同时，通过衰减处理可以衰减较大信号的幅度，从而增加了测量动态范围的上限，使得实时频谱分析仪的测量动态范围得到了提高。

附图说明

图1为现有技术中实时频谱分析仪的原理框图；

图2为本发明实施例提供的一种实时频谱分析仪的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种具体的实时频谱分析仪的结构示意图；

图4和图5为本发明实施例中对滤波频段进行调节的原理图；

图6为本发明实施例提供的另一种具体的实时频谱分析仪的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种实时频谱分析仪的信号处理方法的流程图；

图8为本发明一种实施例中对中频信号分别进行筛选和衰减处理的方法的流程图；

图9为本发明实施例提供的一种具体的实时频谱分析仪的信号处理方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

频谱分析仪的动态范围一般用dB（分贝）表示，表征频谱分析仪输入端口能同时存在的最大信号与最小信号之间的比率。

在本发明实施例中，中频信号在被送入模数转换器进行模数转换之前，先对该中频信号分别进行筛选和衰减处理，从该中频信号中经筛选得到小于预定幅度的第一信号，实现小幅度信号的放大，同时，通过对该中频信号进行衰减处理，实现大幅度信号的衰减。

请参考图2，为本发明实施例提供的一种实时频谱分析仪的结构示意图，如图2所示，该实时频谱分析仪包括射频模块01、功率控制模块02、模数转换器03和信号处理模块04。其中，射频模块01用于对输入的被测信号进行频率转换，得到中频信号；射频模块01对输入的被测信号进行频率转换的过程可以是先对中频信号进行放大或衰减处理，然后与本振信号进行混频，得到中频信号。功率控制模块02用于对射频模块01得到的中频信号分别进行筛选和衰减处理，从该中频信号中经筛选得到小于预定幅度的第一信号，对该中频信号经衰减处理后得到第二信号。模数转换器03用于分别对第一信号和第二信号进行模数转换，得到第一数字信号和第二数字信号；模数转换器03可以是两通道的模数转换器，可以通过其中的第一通道对第一信号进行模数转换，通过其中的第二通道对第二信号进行模数转换，得到第一数字信号和第二数字信号，然后通过两个输出端分别输出第一数字信号和第二数字信号给信号处理模块04。信号处理模块04用于根据第二数字信号的幅度控制功率控制模块02对中频信号进行筛选时的筛选频率，对模数转换器03输出的两路数字信号进行从时域到频域的转换以及合成处理，得到频谱信号。

在一种实施例中，功率控制模块02可以将该中频信号功分（即功率均分）为相同的第一路信号和第二路信号，并在信号处理模块04的控制下对第一路信号进行滤波和放大处理，得到小于预定幅度的第一信号，对第二路信号进行衰减处理，得到第二信号。信号处理模块04获取模数转换器03输出的第二数字信号的幅度，根据第二数字信号的幅度对功率控制模块02进行控制，以调节功率控制模块02的滤波频段（筛选时的筛选频率），使功率控制模块02能够同时对中频信号中的小信号（小于预设幅度范围的信号）和大信号（处于预设幅度范围内的信号）进行处理。其中的预定幅度可以根据预设幅度范围确定出。

基于图2所示的实时频谱分析仪，图3示出了一种具体的实时频谱分析仪的结构，该实时频谱分析仪同样包括射频模块01、功率控制模块02、模数转换器03和信号处理模块04；其中的射频模块01包括前端链路11、下变频模块12和本振源13；其中的功率控制模块02包括功分器21、带阻滤波器22、放大电路23和衰减电路24；其中的信号处理模块04包括第一频响补偿单元41、第二频响补偿单元42、时域合成单元43和FFT单元44。

具体的，本振源13用于产生本振信号，并将该本振信号输出给下变频模块12；前端链路11用于将被测信号的幅度调整到适配于下变频模块12的幅度，并将得到的信号输出给下变频模块12；下变频模块12用于将本振源13产生的本振信号和前端链路11输出的信号进行混频处理，得到中频信号，然后将该中频信号输出给功率控制模块02。

功分器21用于将射频模块01输出的中频信号功分为相同的第一路信号和第二路信号，并将第一路信号输入到带阻滤波器22，带阻滤波器22根据其滤波频段对第一路信号进行滤波处理，并将处理后的信号输出到放大电路23，由放大电路23对滤波处理后的信号进行放大，得到小于预定幅度的第一信号。功分器21将第二路信号输入到衰减电路24，由衰减电路24对第二路信号进行衰减处理，得到第二信号。

模数转换器03可以包括第一转换通道和第二转换通道，可以通过第一转换通道采集放大电路23输出的信号，通过第二转换通道采集衰减电路24输出的信号。

信号处理模块04在判断出第二数字信号的幅度处于预设幅度范围内时，将带阻滤波器22的滤波频段调节为该预设幅度范围对应的信号频段，使带阻滤波器22根据调整后的滤波频段对第一路信号进行滤波处理。本发明实施例使用的带阻滤波器22是一种滤波频段可调的带阻滤波器（可调带阻滤波器），实际应用中可使用可调陷波器来实现。以带阻滤波器22为可调陷波器为例，对滤波频段（对应可调陷波器的陷波频段）的调节原理可参见图4和图5，对于图4所示的中频信号，在预设幅度范围内，中频信号对应的信号频段为Δf，则可以将可调陷波器的陷波频段调节为Δf。对于图5所示的中频信号，在预设幅度范围内，该中频信号对应的信号频段为Δf1和Δf2，则可以将可调陷波器的陷波频段调节为Δf1和Δf2。因此，根据处理的中频信号的不同，调整后的陷波频段可以是预设幅度范围内的任意频点、任意频段或任意不同的数个频段，可调陷波器可根据调整后的陷波频段对第一路信号进行滤波处理，滤除陷波频段内的信号，然后由放大电路23对陷波处理后的信号进行放大，并将得到的第一信号输入给模数转换器03的第一转换通道。这样，可以通过第二数字信号的幅度对第一路信号中的高功率（对应大幅度信号）频段进行选择，进而使可调陷波器对高功率频段进行抑制，输出小幅度信号，实现模数转换器03对小信号进行采样的目的。

进一步的，功率控制模块02还包括过载保护开关25，该过载保护开关25连接在功分器21和带阻滤波器22之间。模数转换器03接收到放大电路23输出的第一信号时，检测该第一信号的幅度是否大于模数转换器03过载门限值，若大于，则向信号处理模块04发送过载指示信号。信号处理模块04接收到该过载指示信号时，控制过载保护开关25切换至负载端a，以使功分器21和带阻滤波器22断开连接，防止输入到模数转换器03第一转换通道的信号过载，其中的负载端a可以通过负载接地，比如通过电阻接地。信号处理模块04在判断出第二数字信号的幅度小于预设幅度范围的最小值时，控制过载保护开关25切换至直通端b，以将功分器21与带阻滤波器22接通，此时可对第一路信号进行处理。

其中，预设幅度范围可以是大于或等于P_t－△ATT－G且小于P_t，其中的P_t为模数转换器03的过载门限值，△ATT为衰减电路24的衰减量，G为放大电路23的增益。此时，信号处理模块04具体用于获取模数转换器03输出的第一数字信号中幅度小于P_t－△ATT－G的信号和第二数字信号中幅度大于或等于P_t－△ATT－G的信号，然后对获取的这两路信号进行从时域到频域的转换以及合成处理。

具体的，第一频响补偿单元41用于获取模数转换器03输出的第一数字信号中幅度小于P_t-△ATT-G的信号，并对该信号进行补偿，得到第一补偿信号并输出给时域合成单元43；第二频响补偿单元42用于获取模数转换器03输出的第二数字信号中幅度大于或等于P_t-△ATT-G的信号，并对该信号进行补偿，得到第二补偿信号并输出给时域合成单元43，由时域合成单元43对接收的第一补偿信号和第二补偿信号进行时域上的合成，得到合成信号，然后将该合成信号发送给FFT单元44，FFT单元44对该合成信号进行快速傅里叶变换，便可得到频谱信号。

在另一种具体的实施例中，实时频谱分析仪的结构参见图6，与图3所示实时频谱分析仪不同的是，该实时频谱分析仪的信号处理模块04对模数转换器03输出的两路数字信号先进行快速傅里叶变换，再进行频域合成。具体的，本实施例中的信号处理模块04包括第一频响补偿单元41、第二频响补偿单元42、第一FFT单元45、第二FFT单元46和频域合成单元47。

第一频响补偿单元41用于获取模数转换器03输出的第一数字信号中幅度小于P_t-△ATT-G的信号，并对该信号进行补偿，得到第一补偿信号并输出给第一FFT单元45，由第一FFT单元45对该第一补偿信号进行快速傅里叶变换，得到第一频域信号并输出给频域合成单元47。第二频响补偿单元42用于获取模数转换器03输出的第二数字信号中幅度大于或等于P_t-△ATT-G的信号，并对该信号进行补偿，得到第二补偿信号并输出给第二FFT单元46，由第二FFT单元46对该第二补偿信号进行快速傅里叶变换，得到第二频域信号并输出给频域合成单元47。频域合成单元47用于对第一频域信号和第二频域信号在频域上进行合成，得到频谱信号。

由于信号在被送入模数转换器03之前进行了预处理、功分、放大、衰减等处理，通过频响补偿可以实现对衰减量、增加量等的补偿。在一种实施例中，第一频响补偿单元41和第二频响补偿单元42的补偿量可以预先存储在实时频谱分析仪中，该补偿量的获取方法可以是：给实时频谱分析仪的输入通道输入一个0dB的信号，检测此时模数转换器03采集到的信号的幅度，比如第一转换通道采集到的信号幅度为20dB，第二转换通道采集到的信号幅度为-10dB，则可以将20dB作为第一频响补偿单元41的补偿量，将-10dB作为第二频响补偿单元42的补偿量，在进行信号补偿时直接用该补偿量进行补偿即可。

在上述的实时频谱分析仪中，功分器21和衰减电路24组成的通道在电路设计上可以保证模数转换器03接收到的第二信号的幅度不过载，即第二信号的幅度小于或等于模数转换器03的过载门限值。

实际应用中，上述各实时频谱分析仪还包括显示模块05，该显示模块05用于显示信号处理模块04输出的频谱信号。

实际应用中，信号处理模块04可以由FPGA（Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）、DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理器）等实现。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种实时频谱分析仪的信号处理方法，其流程图参见图7，该方法可以包括如下步骤：

步骤101：对中频信号分别进行筛选和衰减处理。

实时频谱分析仪接收到被测信号之后，对该被测信号进行频率转换，得到中频信号，然后对该中频信号分别进行筛选和衰减处理，从该中频信号中经筛选得到小于预定幅度的第一信号，对该中频信号经衰减处理后得到第二信号。在该过程中，通过筛选得到了小于预定幅度的第一信号，提高了系统的增益，从而增加了测量动态范围的下限，同时，通过衰减处理可以衰减较大信号的幅度，从而增加了测量动态范围的上限，使得实时频谱分析仪的测量动态范围得到了提高。

在一种实施例中，对中频信号分别进行筛选和衰减处理的方法可以参见图8所示的流程图，可以包括以下步骤1011~步骤1015：

步骤1011：将中频信号功率均分为第一路信号和第二路信号。

被测信号输入实时频谱分析仪之后，对该被测信号进行变频处理，得到中频信号。然后对该中频信号进行功率均分，得到第一路信号和第二路信号。

步骤1012：对第二路信号进行衰减处理。

对功率均分后的第二路信号进行衰减处理，以得到适配于模数转换器的第二信号。

步骤1013：获取第二数字信号的幅度。

对第二路信号进行衰减处理得到第二信号之后，将该第二信号输入给模数转换器，由模数转换器对第二信号进行模数转换得到第二数字信号，此时获取该第二数字信号的幅度。

获取到第二数字信号的幅度之后，根据该第二数字信号的幅度对中频信号进行筛选处理，得到小于预定幅度的第一信号。具体的，可参见步骤1014~步骤1015。

步骤1014：根据第二数字信号的幅度确定滤波频段。

获取到第二数字信号的幅度之后，根据第二数字信号的幅度确定滤波频段。具体的，获取到第二数字信号的幅度之后，可以对该幅度进行判断，当判断出第二数字信号的幅度处于预设幅度范围内时，将该预设幅度范围对应的信号频段确定为滤波频段。

步骤1015：根据滤波频段对第一路信号进行滤波和放大处理。

确定出滤波频段之后，根据该滤波频段对第一路信号进行滤波和放大处理，得到第一信号，并将该第一信号输入给模数转换器。具体的，可根据滤波频段对第一路信号中处于滤波频段的信号进行抑制，如此可检测出第一路信号中小于预设幅度范围的信号，以使模数转换器能够采集到第一路信号中的小信号（小于预设幅度范围的信号），实现对小信号的测量。而且，通过对第二路信号的处理可以实现对大信号（处于预设幅度范围的信号）的测量。

步骤102：获取第一数字信号和第二数字信号。

获取模数转换器对第一信号和第二信号进行模数转换后输出的第一数字信号和第二数字信号。

步骤103：数据转换及合成处理。

对第一数字信号和第二数字信号进行从时域到频域的转换以及合成处理，得到频谱信号。

本实施例提供的实时频谱分析仪的信号处理方法，先对输入的被测信号进行变频处理后得到的中频信号进行功率均分，得到第一路信号和第二路信号，然后对第二路信号进行衰减处理，得到第二信号并输入给模数转换器；获取第二信号经模数转换后的第二数字信号的幅度，根据该幅度确定滤波频段，并根据该滤波频段对第一路信号进行滤波处理，以抑制处于滤波频段的信号，再对得到的信号进行放大处理，得到第一信号并输入给模数转换器。该方法在将功分后的两路信号送入模数转换器之前，通过对第一路信号进行滤波和放大处理，能够对小信号进行放大，提高了系统的增益，从而增加了测量动态范围的下限；同时，通过对第二路信号进行衰减，能够衰减较大信号的幅度，从而增加了测量动态范围的上限，使得实时频谱分析仪的测量动态范围得到了提高。

为了更加清楚地体现出本发明的目的，在上述实施例的基础上作进一步的举例说明。在以下实施例中，以带阻滤波器22为可调陷波器为例来进行说明，为了便于描述，可以将功分器21、过载保护开关25、可调陷波器22和放大电路23组成的通道称为第一通道，将功分器21和衰减电路24组成的通道称为第二通道。射频模块01对被测信号进行预处理之后，将得到的中频信号输出到功率控制模块02，功率控制模块02将该中频信号进行功率均分后得到相同的第一路信号和第二路信号，第一路信号送入第一通道进行处理，第二路信号送入第二通道进行处理。模数转换器03的第一转换通道采集第一通道的信号，其第二转换通道采集第二通道的信号，记模数转换器03的过载门限值为P_t，第二通道在电路上的设计可以保证第二转换通道采集到的信号幅度小于或等于P_t，即第二转换通道采集到的信号不过载。由于被测信号的测量带宽内可能包含功率较大的信号，因此可以优先对第二通道的信号进行采样处理。

基于此，请参见图9，为本发明实施例提供的一种具体的实时频谱分析仪的信号处理方法，该方法可以包括如下步骤：

步骤201：获取第二数字信号的幅度P₂。

衰减电路24对第二路信号进行衰减后输入给模数转换器03，模数转换器03通过第二转换通道采集第二通道的信号（衰减电路24输出的信号），并将采集的信号转换为数字信号，得到第二数字信号并将该第二数字信号输入给信号处理模块04。信号处理模块04获取该第二数字信号的幅度P₂。

步骤202：判断P₂是否大于或等于P_t－△ATT－G。

信号处理模块04获取到P₂之后，判断P₂是否大于或等于P_t－△ATT－G，其中的△ATT为对第二路信号进行衰减处理的衰减量（也即衰减电路24的衰减量），G为对第一路信号进行放大处理的增益（也即放大电路23的增益）。若P₂大于或等于P_t－△ATT－G，此时P₂处于预设幅度范围（大于或等于P_t－△ATT－G且小于P_t）内，则执行步骤203和步骤209，否则执行步骤210。

步骤203：将陷波频段调节为预设幅度范围对应的信号频段。

信号处理模块04判断出P₂处于预设幅度范围内时，将功率控制模块02的陷波频段（即可调陷波器22的陷波频段）调节为该预设幅度范围对应的信号频段，使可调陷波器22根据调整后的陷波频段对第一路信号进行陷波处理，以抑制第一路信号中处于陷波频段的信号，得到第一路信号中的小幅度信号。其中，调整后的陷波频段可以是预设幅度范围内的任意频点、任意频段或任意不同的数个频段。

步骤204：信号放大。

可调陷波器22根据调整后的陷波频段对第一路信号进行陷波处理后，将得到的信号输入给放大电路23，由放大电路23对陷波处理后的信号进行放大，得到小于预定幅度的第一信号，然后将得到的第一信号输入给模数转换器03的第一转换通道。

在上述过程中，由于放大电路23会对信号进行放大处理，当衰减电路24输入到模数转换器03的信号幅度为P_t－△ATT－G时，对应的第一通道输入到模数转换器03的信号幅度便为P_t，这样，若P₂大于或等于P_t－△ATT－G时，第一通道输入到模数转换器03的信号便会过载，从而导致较小幅度的信号无法测量。而第二通道由于有衰减电路24的衰减作用，则可以对高功率频段进行选择，因而可以在P₂大于或等于P_t－△ATT－G时将可调陷波器22的陷波频率调节至预设幅度范围内，可调陷波器22可根据调整后的陷波频段滤除掉第一路信号中幅度大于或等于P_t－△ATT－G的信号，得到小幅度信号并输入到放大电路23进行中频放大。

步骤205：判断第一信号的幅度是否大于或等于过载门限值P_t。

模数转换器03采集到第一信号之后，先检测第一信号的幅度，判断该幅度是否大于或等于P_t，若是，则执行步骤206；否则执行步骤207。

步骤206：将过载保护开关切换至负载端。

模数转换器03检测到第一信号的幅度大于或等于P_t时，向信号处理模块04发送过载指示信号，信号处理模块04接收到该过载指示信号时，控制过载保护开关25切换至负载端a，以使功分器21和可调陷波器22断开连接，防止输入到模数转换器03第一转换通道的信号过载。

步骤207：对第一信号进行模数转换。

模数转换器03检测到第一信号的幅度小于P_t时，模数转换器03的第一转换通道不会过载，此时，模数转换器03通过第一转换通道对第一信号进行模数转换，得到第一数字信号，并将该第一数字信号输入给信号处理模块04。

步骤208：判断第一数字信号的幅度P₁是否小于P_t－△ATT－G。

信号处理模块04对第一数字信号的幅度P₁进行判断，若判断P₁小于P_t－△ATT－G，则执行步骤209，否则不对该第一数字信号做任何处理。

步骤209：频域转换和合成处理。

信号处理模块04判断出P₂大于或等于P_t－△ATT－G时，保留该信号，并将该信号送给第二频响补偿单元42进行补偿，得到第二补偿信号，若判断出P₂小于P_t－△ATT－G时，则丢掉该信号，不对该信号做任何处理。同时，信号处理模块04在判断出P₁小于P_t－△ATT－G时，保留该信号，并将该信号送给第一频响补偿单元41进行补偿，得到第一补偿信号。信号处理模块04对模数转换器03第一转换通道输出的第一数字信号中幅度小于P_t-△ATT-G的信号和第二转换通道输出的第二数字信号中幅度大于或等于P_t-△ATT-G的信号先分别进行频响补偿，再通过时域合成单元43对得到的第一补偿信号和第二补偿信号进行时域上的合成处理，然后通过FFT单元44对合成的信号进行快速傅里叶变换，得到频谱信号，最后通过显示模块显示出来。信号处理模块04也可以对频响补偿后的第一补偿信号和第二补偿信号先分别进行快速傅里叶变换，将信号从时域转换到频域上，然后在频域上进行合成，得到频谱信号。

步骤210：将过载保护开关切换至直通端。

信号处理模块04在判断出P₂小于P_t－△ATT－G时，不对当前的第二数字信号做任何处理，同时控制过载保护开关25切换至直通端b，以将功分器21与可调陷波器22接通，保证第一通道对小信号的处理。

本实施例提供的实时频谱分析仪的信号处理方法，一方面，将中频信号功分为了两路信号，通过对第一路信号进行陷波和放大处理，能够对小幅度信号进行放大，减小系统噪声系数，降低测量噪底，提高了系统的增益，从而增加了测量动态范围的下限，同时对第二路信号进行了衰减，能够衰减较大信号的幅度，从而增加了测量动态范围的上限，使得实时频谱分析仪的测量动态范围得到了提高。另一方面，能够根据第二数字信号的幅度调整第一通道的陷波频段，以通过第一通道采集较小幅度的信号，通过第二通道采集较大幅度的信号，使进入模数转换器的幅度既能保证采样较大幅度信号时模数转换器不过载，同时又能满足采样较小幅度信号时系统具有最佳的测量噪底，通过双通道实现了对大信号和小信号同时进行实时采样的目的，可以同时测量带内幅度相差较大的信号频谱，测量结果比较直观。同时，能够对测量带宽内的信号进行自动频响补偿，避免了信号传输和处理过程中幅度的失真。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种实时频谱分析仪，其特征在于，包括射频模块、功率控制模块、模数转换器和信号处理模块；

所述射频模块用于对输入的被测信号进行频率转换，得到中频信号；

所述功率控制模块用于对所述中频信号分别进行筛选和衰减处理，从所述中频信号中经筛选得到小于预定幅度的第一信号，对所述中频信号经衰减处理后得到第二信号；

所述模数转换器用于分别对所述第一信号和所述第二信号进行模数转换，得到第一数字信号和第二数字信号；

所述信号处理模块用于根据第二数字信号的幅度控制功率控制模块对所述中频信号进行筛选时的筛选频率，对模数转换器输出的两路数字信号进行从时域到频域的转换以及合成处理，得到频谱信号；

所述功率控制模块包括功分器、带阻滤波器、放大电路和衰减电路；

所述功分器用于将射频模块输出的中频信号功分为相同的第一路信号和第二路信号，并将所述第一路信号和所述第二路信号分别输入到带阻滤波器和衰减电路；

所述带阻滤波器用于对所述第一路信号进行滤波处理，并将处理后的信号输出到放大电路；

所述放大电路用于对滤波处理后的信号进行放大，得到小于预定幅度的第一信号；

所述衰减电路用于对所述第二路信号进行衰减处理，得到第二信号；

所述信号处理模块还用于在判断出第二数字信号的幅度处于预设幅度范围内时将带阻滤波器的滤波频段调节为所述预设幅度范围对应的信号频段；

所述预设幅度范围为大于或等于P_t－△ATT－G且小于P_t，其中，P_t为模数转换器的过载门限值，△ATT为衰减电路的衰减量，G为放大电路的增益。

2.如权利要求1所述的实时频谱分析仪，其特征在于，所述带阻滤波器为可调陷波器。

3.如权利要求1所述的实时频谱分析仪，其特征在于，所述信号处理模块具体用于获取模数转换器输出的第一数字信号中幅度小于P_t-△ATT-G的信号和第二数字信号中幅度大于或等于P_t-△ATT-G的信号，并对获取的这两路信号进行从时域到频域的转换以及合成处理。

4.如权利要求3所述的实时频谱分析仪，其特征在于，所述信号处理模块包括第一频响补偿单元、第二频响补偿单元、时域合成单元和快速傅里叶变换单元；

所述第一频响补偿单元用于获取第一数字信号中幅度小于P_t-△ATT-G的信号，并对该信号进行补偿，得到第一补偿信号并输出给时域合成单元；

所述第二频响补偿单元用于获取第二数字信号中幅度大于或等于P_t-△ATT-G的信号，并对该信号进行补偿，得到第二补偿信号并输出给时域合成单元；

所述时域合成单元用于对所述第一补偿信号和所述第二补偿信号进行时域上的合成，得到合成信号；

所述快速傅里叶变换单元用于对时域合成单元输出的合成信号进行快速傅里叶变换，得到频谱信号。

5.如权利要求3所述的实时频谱分析仪，其特征在于，所述信号处理模块包括第一频响补偿单元、第二频响补偿单元、第一快速傅里叶变换单元、第二快速傅里叶变换单元和频域合成单元；

所述第一频响补偿单元用于获取第一数字信号中幅度小于P_t-△ATT-G的信号，并对该信号进行补偿，得到第一补偿信号并输出给第一快速傅里叶变换单元；

所述第二频响补偿单元用于获取第二数字信号中幅度大于或等于P_t-△ATT-G的信号，并对该信号进行补偿，得到第二补偿信号并输出给第二快速傅里叶变换单元；

所述第一快速傅里叶变换单元用于对第一补偿信号进行快速傅里叶变换，得到第一频域信号并输出给频域合成单元；

所述第二快速傅里叶变换单元用于对第二补偿信号进行快速傅里叶变换，得到第二频域信号并输出给频域合成单元；

所述频域合成单元用于对所述第一频域信号和所述第二频域信号在频域上进行合成，得到频谱信号。

6.如权利要求1所述的实时频谱分析仪，其特征在于，所述功率控制模块还包括连接于功分器和带阻滤波器之间的过载保护开关；

所述模数转换器还用于在检测到其接收的第一信号的幅度大于其过载门限值时，向信号处理模块发送过载指示信号；

所述信号处理模块还用于在接收到模数转换器发送的过载指示信号时控制过载保护开关切换至负载端，以使功分器和带阻滤波器断开连接；所述信号处理模块在判断出第二数字信号的幅度小于预设幅度范围的最小值时，控制过载保护开关切换至直通端，以将功分器与带阻滤波器接通。

7.一种实时频谱分析仪的信号处理方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6任一项所述的实时频谱分析仪，所述信号处理方法包括：

对中频信号进行衰减处理，得到第二信号，所述中频信号为对输入的被测信号进行频率转换后得到；

根据第二数字信号的幅度对所述中频信号进行筛选处理，得到小于预定幅度的第一信号，所述第二数字信号为模数转换器对所述第二信号进行模数转换后得到；

获取模数转换器对所述第一信号和所述第二信号进行模数转换后输出的第一数字信号和第二数字信号；

对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行从时域到频域的转换以及合成处理，得到频谱信号。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求7所述的方法。

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