CN112763799B - 频谱分析仪的信号处理方法和频谱分析仪 - Google Patents

Abstract

一种频谱分析仪的信号处理方法和频谱分析仪，频谱分析仪包括射频扫描模块、数据采集模块、检波模块、显示模块和控制处理模块，其中控制处理模块获取预先定义的多个扫描频段的端点频率并接收用户输入的扫描参数，根据多个扫描频段的端点频率和扫描参数确定多个检波频段的端点频率，当检测到扫描频段的端点频率与任一检波频段的端点频率不重合时，对发送给射频扫描模块的扫描频段的端点频率进行调整，将扫描频段的端点频率发送给射频扫描模块，将检波频段的端点频率发送给检波模块，使得射频扫描模块按照控制处理模块确定的扫描频段对待测信号进行扫描，以使实际的扫描频段与整个射频扫描的频率范围和用户配置的数据处理需求相匹配。

Description

频谱分析仪的信号处理方法和频谱分析仪

技术领域

本发明涉及电信号测量技术领域，具体涉及一种频谱分析仪的信号处理方法和频谱分析仪。

背景技术

在对无线电信号的认识过程中，通常采用两种信号分析形式，分别为时域分析和频域分析。时域分析是以时间轴为坐标来表示动态信号的关系，频域分析是以频率为坐标轴表示动态信号的关系，时域分析虽然直观，但不利于深刻剖析信号的频谱特性，因此，技术人员往往采用频谱分析仪器以频域分析的角度来里了解信号的特性。

频谱分析仪器是研究无线电信号频谱结构的常用设备，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，其应用十分广泛，常被用于电子产品研发、生产、检验的各个环节，被称为技术人员的射频万用表。

在用频谱分析仪对被测信号进行观察监测时，常常需要很大动态范围的频域分析，因此射频扫描是一个必须的过程，对于较大范围的频域分析，现有的频谱分析仪包括多个射频通道，每个射频通道用于扫描一个扫描频段的信号数据，每个射频通道所对应的扫描频段的端点频率（起始频率和截止频率）与该射频通道的硬件方案相关，在频谱分析仪的实际使用中，实际的扫描过程需要对每个射频通道实际选通的频率范围进行调整。因为实际扫描频段和检波数据的数量（points）为用户配置，可以视为随机值，从而导致大概率情况下，检波频段的端点不会与预设的扫描频段端点重合。进而导致一个检波频段跨越两个射频通道，由于物理通道特性差别，导致该检波数据无法正常进行RF频响补偿，从而导致频谱波形异常。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种频谱分析仪，能够自动划分扫描频段，以使实际的扫描频段与整个射频扫描的频率范围和用户配置的数据处理需求相匹配。

根据第一方面，一种实施例中提供一种频谱分析仪，包括：

射频扫描模块，包括多个射频通道，每个射频通道用于选通一个扫描频段的待测信号进行射频扫描，所述射频扫描模块用于根据控制处理模块确定的多个扫描频段，对多个射频通道进行对应切换和射频扫描；其中，所述射频通道与扫描频段一一对应；

数据采集模块，用于对每个扫描频段所扫描的信号进行采集，得到每个扫描频段对应的第一信号数据；

检波模块，用于根据确定的多个检波频段的端点频率，对每个扫描频段对应的第一信号数据进行检波处理，得到每个扫描频段对应的第二信号数据；

显示模块，用于将多个扫描频段对应的第二信号数据进行合并，并显示合并后的信号数据的频率信息和幅度信息；

控制处理模块，用于获取预先定义的多个扫描频段的端点频率并接收用户输入的扫描参数，根据所述多个扫描频段的端点频率和所述扫描参数确定多个检波频段的端点频率；当检测到所述扫描频段的端点频率与任一检波频段的端点频率不重合时，按照预设方式对发送给射频扫描模块的扫描频段的端点频率进行调整；将所述扫描频段的端点频率发送给射频扫描模块，将所述检波频段的端点频率发送给检波模块，以使所述扫描频段的端点频率与多个检波频段的中的一个检波频段的端点频率重合。

根据第二方面，一种实施例中提供一种频谱分析仪的信号处理方法，所述频谱分析仪包括多个射频通道，每个射频通道用于选通一个扫描频段的待测信号进行射频扫描，所述的信号处理方法包括：

获取预先定义的多个扫描频段的端点频率并接收用户输入的扫描参数，根据所述多个扫描频段的端点频率和所述扫描参数确定多个检波频段的端点频率，并当检测到所述扫描频段的端点频率与任一检波频段的端点频率不重合时，按照预设方式对发送给射频扫描模块的扫描频段的端点频率进行调整，以使所述扫描频段的端点频率与多个检波频段中的一个检波频段的端点频率重合；

根据确定的多个扫描频段，对多个射频通道进行对应切换和射频扫描；其中，所述射频通道与扫描频段一一对应；

对每个扫描频段所扫描的信号进行采集，得到每个扫描频段对应的第一信号数据；

根据确定的多个检波频段的端点频率，对每个扫描频段对应的第一信号数据进行检波处理，得到每个扫描频段对应的第二信号数据；

将多个扫描频段对应的第二信号数据进行合并，并显示合并后的信号数据的频率信息和幅度信息。

依据上述实施例的频谱分析仪，控制处理模块获取预先定义的多个扫描频段的端点频率并接收用户输入的扫描参数，根据多个扫描频段的端点频率和扫描参数确定多个检波频段的端点频率，当检测到扫描频段的端点频率与任一检波频段的端点频率不重合时，按照预设方式对发送给射频扫描模块的扫描频段的端点频率进行调整，将扫描频段的端点频率发送给射频扫描模块，将检波频段的端点频率发送给检波模块，使得射频扫描模块按照控制处理模块确定的扫描频段对待测信号进行扫描，实现了频谱分析仪在射频扫描过程中扫描频段的自动划分，并使得实际的扫描频段与整个射频扫描的频率范围和用户配置的数据处理需求相匹配，使得后续信号处理逻辑无需考虑检波频段跨射频通道的情况，极大简化了数据梳理逻辑，方便了频响补偿，并可确保得到准确、可靠的波形数据。

附图说明

图1为一种实施例的频谱分析仪的结构示意图；

图2为另一种实施例的频谱分析仪的结构示意图；

图3为一种实施例的频率分析仪的信号处理方法流程图；

图4为一种实施例的扫描频段的调整前后示意图；

图5为一种实施例的扫描频段与校准频段的示意图。

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。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

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）。

本申请中用到的术语定义：

射频扫描的扫描带宽是指用户配置的一次射频扫描中能扫描的频率范围，其中射频扫描的扫描带宽为射频扫描的截止频率减去射频扫描的起始频率。

射频扫描的扫描频段是因为频谱分析仪内部特性和设计方案（例如成本因素）决定的多个独立射频通道而划分的多个独立频率段，所有频率段的叠加需确保能覆盖整个扫描带宽，每个频率段即为射频扫描的一个扫描频段，预设一种扫描频段情况，其中F_0、F_1、F_2、…、F_N-1、F_N代表各个频率分段点，则任意一个扫描分段记为SWEEP_seg_n ={F_n-1,F_n}，n=1，2，…，N，那么SWEEP_seg_n称为第n个扫描频段，F_n-1为第n个扫描频段的起始频率，F_n为第n个扫描频段的截止频率。

检波频段是指将被测信号的一次射频扫描中所扫描的所有频率点的数据按照预设的检波算法进行检波处理，得到检波数据，检波数据用于直接显示或者上报用户，也就是说，射频扫描所扫描的被测信号的频率点可能较多，通过对扫描的所有频率点进行检波处理，得到较少频率点的检波数据，便于最终显示或者上报用户，一般情况下，检波数据的数量points远少于扫描得到的频率点的原始数据的数量raw_points。

频谱分析仪包括多个射频通道，每个射频通道用于扫描一个扫描频段的信号数据，每个射频通道所对应的扫描频段的端点频率（起始频率和截止频率）与该射频通道的硬件方案相关，在频谱分析仪的实际使用中，实际的扫描过程需要对每个射频通道实际选通的频率范围进行调整。因为实际扫描频段和检波数据的数量（points）为用户配置，可以视为随机值，从而导致大概率情况下，检波频段的端点不会与预设的扫描频段端点重合。进而导致一个检波频段跨越两个射频通道，由于物理通道特性差别，导致该检波数据无法正常进行RF频响补偿，从而导致频谱波形异常。

在本发明实施例中，控制处理模块获取预先定义的多个扫描频段的端点频率并接收用户输入的扫描参数，根据多个扫描频段的端点频率和扫描参数确定多个检波频段的端点频率，将扫描频段的端点频率发送给射频扫描模块，将检波频段的端点频率发送给检波模块，并当检测到扫描频段的端点频率与任一检波频段的端点频率不是同一频率时，按照预设方式对发送给射频扫描模块的扫描频段的端点频率进行调整，更新射频扫描的扫描频段，使得扫描频段自动重新划分，以使扫描频段与整个射频扫描的频率范围和用户配置的数据处理需求相匹配。

请参考图1，图1为一种实施例的频谱分析仪的结构示意图，所述的频谱分析仪包括射频扫描模块10、数据采集模块20、检波模块30、显示模块40、控制处理模块50和补偿模块60。

射频扫描模块10包括多个射频通道，每个射频通道用于选通一个扫描频段的待测信号进行射频扫描，射频扫描模块用于根据控制处理模块确定的多个扫描频段，对多个射频通道进行对应切换和射频扫描；其中，射频通道与预先定义的扫描频段一一对应。

请参考图2，在一实施例中，射频扫描模块10包括至少一个射频通道（RF通道）11、射频通道选择开关（RF通道选择开关）12和滤波模块13，射频通道20用于射频扫描，每个射频通道对应于不同的扫描频段；射频通道选择开关12用于控制射频通道的切换；滤波模块13用于对射频通道输出的对应扫描频段所扫描的信号进行滤波。

数据采集模块20用于对每个扫描频段所扫描的信号进行采集，得到每个扫描频段对应的第一信号数据。

在一实施例中，数据采集模块20包括模数采样模块（ADC采样模块）21和数字信号处理模块22，模数采样模块21用于滤波后的扫描信号进行模数转换，输出数字扫描信号；数字信号处理模块（DSP）22用于对数字扫描信号进行信号处理，输出第一信号数据。

在本实施例中，每个扫描频段中的信号数据经过DSP处理后产生的信号数据为第一信号数据，一次射频扫描中所有扫描频段的第一信号数据组成原始数据，原始数据中所包括的数据点的数量记为raw_points，原始数据中每个数据点之间的时间间隔为均匀的，且射频扫描也是平滑的，也就是原始数据中数据点对应的频率是等步进变化的，该频率步进记为f_step，频率步进f_step满足如下关系：

f_step = span / raw_points；

其中，f_step为频率步进，span为射频扫描的扫描带宽，raw_points为原始数据中所包括的数据点的数量。

需要说明的是，整个射频扫描的频率步进和每个扫描频段的频率步进需要保证是一样的。

检波模块30用于根据确定的多个检波频段的端点频率，对每个扫描频段对应的第一信号数据进行检波处理，得到每个扫描频段对应的第二信号数据，其中检波频段为相邻两个第二信号数据之间的频率差值。

频谱分析仪在对第一信号数据进行显示时，由于原始数据数量巨大，机器应用逻辑处理不过来，用于显示由于分辨率也无法展示如此细微频率刻度，大量的数据对用户的获取和二次处理也不友好，所以一般不能对第一信号数据直接测量或者显示，需要对第一信号数据进行检波处理，得到每个扫描频段对应的第二信号数据。一次射频扫描中所有扫描频段对应的第二信号数据组成检波数据，检波数据中包括的数据点的数量记为points，也就是第二信号数据的数量为points，需要说明的是，通常情况下，points为用户设置的一个参数，其需要满足在预设的上限值和下限值范围内。

在一般情况下，raw_points远大于points，也就是，原始数据经过检波处理后，检波数据中的数据点将明显变少。在检波数据中，每个检波数据代表一个检波频段，换而言之，检波频段为相邻两个第二信号数据之间的频率差值，本实施例将任一检波频段记为bucket。

bucket= span / points

一次检波,即在同一个bucket内的原始数据通过检波算法变成一个第二信号数据,检波算法可以是提取峰值算法(抽取最大/小值)、平均算法（所有数据求平均）、随机采样算法、均方根算法等。

需要说明的是，各个检波频段bucket的带宽均是相同的。

显示模块40用于将多个扫描频段对应的第二信号数据进行合并，并显示合并后的信号数据的频率信息和幅度信息。

控制处理模块50用于获取预先定义的多个扫描频段的端点频率并接收用户输入的扫描参数，根据多个扫描频段的端点频率和扫描参数确定多个检波频段的端点频率，并当检测到扫描频段的端点频率与任一检波频段的端点频率均不重合时，按照预设方式对发送给射频扫描模块的扫描频段的端点频率进行调整，将扫描频段的端点频率发送给射频扫描模块，将检波频段的端点频率发送给检波模块，以更新射频扫描的扫描频段。

在一实施例中，若扫描频段的端点频率与多个检波频段中的某一个检波频段的端点频率重合时，则不对扫描频段的端点频率进行任何处理，直接将预先定义的多个扫描频段的端点频率发送给射频扫描模块。

在一实施例中，用户输入的扫描参数包括：射频扫描的起始频率、射频扫描的截止频率和第二信号数据的数量。

在本实施例中，用户还需输入一次扫描的扫描时间，扫描时间既作用于扫描本身，也作用与采样，频谱分析仪必须保证扫描和采样的同步性。所以扫描时间是扫描和数据处理的逻辑纽带，即原始数据等时间间隔即视为等频率步进的根本原因。

本实施例中，扫描频段的端点频率包括扫描频段的起始频率和截止频率，并且，上一扫描频段的截止频率为下一扫描频段的起始频率；同理，检波频段的端点频率包括检波频段的起始频率和截止频率，并且上一检波频段的截止频率为下一检波频段的起始频率。

在一实施例中，控制处理模块根据预先定义的各个扫描频段的端点频率和用户输入的扫描参数，确定多个检波频段的端点频率，包括：

控制处理模块根据射频扫描的起始频率和射频扫描的截止频率，确定射频扫描的扫描带宽。

本实施例中射频扫描的扫描带宽span=f_stop - f_start，f_start为射频扫描的起始频率，f_stop为射频扫描的截止频率。

控制处理模块根据扫描带宽和用户输入的第二信号数据的数量，确定检波频段的带宽。

本实施例中检波频段的带宽bucket= span / points，points为第二信号数据的数量。

控制处理模块根据检波频段的带宽和射频扫描的起始频率，确定多个检波频段的端点频率。本实施例中检波频段的端点频率包括检波频段的起始频率或者检波频段的截止频率。

本实施例中检波频段的截止频率f_bucket（m） = f_start + m*bucket, ，m=1,2,3…，其中，f_bucket（m）表示第m个检波频段的截止频率，m表示检波频段的序号，bucket表示每个检波频段的带宽，f_start表示射频扫描的起始频率。

在一种具体实施方式中，控制处理模块将扫描频段的截止频率发送给射频扫描模块，射频扫描模块按照扫描频段的截止频率对射频扫描的扫描带宽进行分段，得到射频扫描的多个扫描频段，并按照多个扫描频段进行射频扫描。

控制处理模块还将多个检波频段的截止频率发送给检波模块，检波模块按照多个检波频段的截止频率确定多个检波频段，并按照多个检波频段进行检波处理。

在频谱分析仪的实际使用中，实际的扫描过程需要对每个射频通道实际选通的频率范围进行调整。因为实际扫描频段和检波数据的数量（points）为用户配置，可以视为随机值，从而导致大概率情况下，检波频段的端点不会与预设的扫描频段端点重合。进而导致一个检波频段跨越两个射频通道，由于物理通道特性差别，导致该检波数据无法正常进行RF频响补偿，从而导致频谱波形异常。

当控制处理模块检测到扫描频段的端点频率与任一检波频段的端点频率均不重合时，也就是检测到扫描频段的端点频率与任一检波频段的端点频率均不相同时，按照预设方式对发送给射频扫描模块的扫描频段的端点频率进行调整，以更新射频扫描的扫描频段，包括：

调整后的扫描频段的端点频率满足以下公式：

f_n∈ f_bucket( m );

f_n - F_n >= 0;

f_n - F_n < bucket；

其中，f_n表示调整后的第n个扫描频段的截止频率，F_n表示预先定义的多个扫描频段中的第n个扫描频段的截止频率，f_bucket( m)表示第m个检波频段的截止频率，bucket表示检波频段的带宽，检波频段的带宽根据扫描频段的端点频率和扫描参数确定；n=1,2，…,N；m=1,2，…，M；M大于N。

对扫描频段的端点频率进行调整后，控制处理模块再将调整后的扫描频段的端点频率发送给射频扫描模块，以使扫描频段与整个射频扫描的频率范围和用户配置的数据处理需求相匹配。

此外，通过检波模块对第一信号数据进行检波处理后得到第二信号数据后，还需通过补偿模块对第二信号数据进行频响补偿，再将频响补偿后的第二信号数据发送给显示模块进行后续显示处理。

补偿模块用于获取每个检波频段的中心频率以及每个检波频段对应的射频通道，并根据中心频率和射频通道索引和计算频响校准误差，再根据频响校准误差对相应的第二信号数据进行频响补偿。

此外，在频谱分析仪出厂前，必须要进行频响校准，且覆盖整个频率扫描范围。对于多个射频通道的频谱分析仪，由不同通道的扫描频段叠加进而覆盖整个频段，则可以将频响校准等价为分频段的、各个射频通道独立的频响校准，因此本实施例提供的频谱分析仪还包括校准模块，校准模块用于根据确定的多个扫描频段的端点频率，分别确定多个校准频段的端点频率，其中校准频段与射频通道及其对应的扫描频段一一对应；再对每个校准频段中的信号数据进行校准。

在本实施例中，根据以下公式确定校准频段的端点频率：

cali_seg_n ={F_n-1 - f, F_n + f}，F_n-1 – f >= f_start，F_n + f <= f_stop；

其中 cali_seg_n表示第n个射频通道对应的校准频段，F_n-1 - f表示第n个射频通道对应的校准频段的起始频率，F_n + f表示第n个射频通道对应的校准频段的截止频率，F_n-1表示第n个扫描频段的起始频率，F_n表示第n个扫描频段的截止频率，n=1,2，…,N；f表示校准频段的拓展频率，F_0表示射频扫描的起始频率，F_N表示射频扫描的截止频率。

确定上述校准频段后，由于分段映射的唯一性，可以确定各个校准频段对应的频率响应数据，根据频率响应数据对各个校准频段的信号数据按照现有的方式进行频率响应数字补偿。

基于上述实施例提供的频谱分析仪，请参考图3，图3为一种实施例的频谱分析仪的信号处理方法流程图，以下简称信号处理方法，所述的信号处理方法包括以下步骤，下面具体说明。

步骤101，控制处理模块获取预先定义的多个扫描频段的端点频率并接收用户输入的扫描参数，根据多个扫描频段的端点频率和扫描参数确定多个检波频段的端点频率；当检测到扫描频段的端点频率与任一检波频段的端点频率均不重合时，按照预设方式对发送给射频扫描模块的所述扫描频段的端点频率进行调整，以更新射频扫描的扫描频段

步骤102，射频扫描模块根据控制处理模块配置的多个扫描频段，对多个射频通道进行对应切换和射频扫描；其中，射频通道与扫描频段一一对应。

在本实施例中，频谱分析仪包括多个射频通道，每个射频通道对应于一个扫描频段，通过控制射频通道选择开关对射频通道进行切换选通，使得待测信号能够逐个被所有扫描频段进行扫描。

步骤103，数据采集模块对每个扫描频段所扫描的信号进行采集，得到每个扫描频段对应的第一信号数据。

每个扫描频段所扫描的信号数据为模拟信号数据，通过模数采样模块进行采样后，再经过数字信号处理模块进行处理，得到每个扫描频段对应的第一信号数据。

步骤104，检波模块根据确定的多个检波频段的端点频率，对每个扫描频段对应的第一信号数据进行检波处理，得到每个扫描频段对应的第二信号数据，检波频段为相邻两个第二信号数据之间的频率差值。

在本实施例中，根据显示模块所显示波形的分辨率等显示参数，第一信号数据通常较多，使得显示模块无法对所有第一信号数据进行处理，因此，需先对第一信号数据进行检波处理，也就是在任一扫描频段内，将预设数量的第一信号数据通过检波算法处理为一个第二信号数据，例如，一扫描频段内包括a个第一信号数据和b个第二信号数据，其中a远远大于b，相邻两个第二信号数据组成一个检波频段，因此一扫描频段内包括多个检波频段。

步骤105，补偿模块获取每个检波频段的中心频率以及每个检波频段对应的射频通道，并根据中心频率和射频通道索引和计算频响校准误差，再根据频响校准误差对相应的第二信号数据进行频响补偿。

步骤106，将多个扫描频段对应的第二信号数据进行合并，并显示合并后的信号数据的频率信息和幅度信息。

在一实施例中，用户输入的扫描参数包括：射频扫描的起始频率、射频扫描的截止频率和第二信号数据的数量。

本实施例中，频谱分析仪硬件设计的时候，会预先配置好各个射频通道的扫描频段的端点频率，也就是，预先定义各个扫描频段的端点频率，同时，也必须保证各个射频通道具备校准拓展频率足够的带宽。

在一实施例中，控制处理模块根据用户输入的扫描参数，确定多个检波频段的端点频率，包括：

步骤1011，根据射频扫描的起始频率和射频扫描的截止频率，确定射频扫描的扫描带宽。

本实施例中射频扫描的扫描带宽span=f_stop - f_start，f_start为射频扫描的起始频率，f_stop为射频扫描的截止频率。

步骤1012，根据扫描带宽和第二信号数据的数量，确定检波频段的带宽。

本实施例中检波频段的带宽bucket= span / points，points为第二信号数据的数量。

步骤1013，根据检波频段的带宽和射频扫描的起始频率，确定多个检波频段的端点频率。本实施例中检波频段的端点频率包括检波频段的起始频率或者检波频段的截止频率。

本实施例中检波频段的截止频率f_bucket（m） = f_start + m*bucket, ，m=1,2,3…，其中，f_bucket（m）表示第m个检波频段的截止频率，m表示检波频段的序号，bucket表示每个检波频段的带宽，f_start表示射频扫描的起始频率。

当控制处理模块检测到扫描频段的端点频率与任一检波频段的端点频率均不重合时，按照预设方式对发送给射频扫描模块的扫描频段的端点频率进行调整，以更新射频扫描的扫描频段，包括：

调整后的扫描频段的端点频率满足以下公式：

f _n∈ f_bucket( m );

f _n - F_n >= 0;

f _n - F_n < bucket；

其中，f_n表示调整后的第n个扫描频段的截止频率，F_n表示预先定义的多个扫描频段中的第n个扫描频段的截止频率，f_bucket( m)表示第m个检波频段的截止频率，bucket表示检波频段的带宽，检波频段的带宽根据扫描频段的端点频率和扫描参数确定；n=1,2，…,N；m=1,2，…，M；M大于N。

请参考图4，图4为一种实施例的扫描频段的调整前后示意图，图4中所表示的预先定义的扫描频段为频谱分析仪出厂时根据其射频通道的硬件方案所确定的扫描频段，其中，F_0、F_1、F_2……为预先定义的扫描频段的端点频率；图4中所表示的实际的扫描频段为按照预设方式对预先定义的扫描频段的端点频率进行调整后所确定的扫描频段，其中，f_0、f_1、f_2……为实际的扫描频段的端点频率，在实际的扫描频段中包括多个检波频段bucket。从图4中可以看出，预先定义的扫描频段的端点频率与任一检波频段bucket的端点频率均不重合，从而导致必然有bucket跨越两个射频通道。实际工程中，由于扫描同步性的误差和射频通道的特性差异，需要付出极大的代价处理该bucket数据，且非常容易出现频偏，极难正确补偿，进而在波形上表现出频偏和幅度不连续的问题。例如，若射频扫描只包括F_0至F_1和F_1至F_2两个预先定义的扫描频段，那么在检波处理时f_2频率点处的信号数据将无法被处理，因此，需要对预先定义的扫描频段的端点频率进行调整，调整后得到的实际的扫描频段的端点频率f_0、f_1、f_2……与部分检波频段的端点频率重合。

此外，在频谱分析仪出厂前，必须要进行频响校准，且覆盖整个频率扫描范围。对于多个射频通道的频谱分析仪，由不同通道的扫描频段叠加进而覆盖整个频段，则可以将频响校准等价为分频段的、各个射频通道独立的频响校准，因此本实施例提供的频谱分析仪还包括校准模块，校准模块用于根据确定的多个扫描频段的端点频率，分别确定多个校准频段的端点频率，其中校准频段与射频通道及其对应的扫描频段一一对应；再对每个校准频段中的信号数据进行校准。

在本实施例中，根据以下公式确定校准频段的端点频率：

cali_seg_n ={F_n-1 - f, F_n + f}，F_n-1 – f >= f_start，F_n + f <= f_stop；

其中 ，cali_seg_n表示第n个射频通道对应的校准频段，F_n-1 - f表示第n个射频通道对应的校准频段的起始频率，F_n + f表示第n个射频通道对应的校准频段的截止频率，F_n-1表示第n个扫描频段的起始频率，F_n表示第n个扫描频段的截止频率，n=1,2，…,N；f表示校准频段的拓展频率，F_0表示射频扫描的起始频率，F_N表示射频扫描的截止频率。

确定上述校准频段后，由于分段映射的唯一性，可以确定各个校准频段对应的频率响应数据，根据频率响应数据对各个校准频段的信号数据按照现有的方式进行频率响应补偿。

请参考图5，图5为一种实施例的扫描频段与校准频段的示意图，从图5中可以看出，校准频段的端点频率是在扫描频段的端点频率分别往前、往后移动扩展频率f，形成一种频段相互耦合和频段冗余的分频段校准逻辑。例如，第一校准频段cali_seg_1为F_0至（F_1+f），第二校准频段cali_seg_2为（F_1-f）至（F_2+f）。

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 (10)

1.一种频谱分析仪，其特征在于，包括：

射频扫描模块，包括多个射频通道，每个射频通道用于选通一个扫描频段的待测信号进行射频扫描，所述射频扫描模块用于根据控制处理模块确定的多个扫描频段，对多个射频通道进行对应切换；其中，所述射频通道与扫描频段一一对应；

数据采集模块，用于对每个扫描频段所扫描的信号进行采集，得到每个扫描频段对应的第一信号数据；

检波模块，用于根据确定的多个检波频段的端点频率，对每个扫描频段对应的第一信号数据进行检波处理，得到每个扫描频段对应的第二信号数据；

显示模块，用于将多个扫描频段对应的第二信号数据进行合并，并显示合并后的信号数据的频率信息和幅度信息；

控制处理模块，用于获取预先定义的多个扫描频段的端点频率并接收用户输入的扫描参数，根据所述多个扫描频段的端点频率和所述扫描参数确定多个检波频段的端点频率；当检测到所述扫描频段的端点频率与任一检波频段的端点频率不重合时，按照预设方式对发送给射频扫描模块的扫描频段的端点频率进行调整；将所述扫描频段的端点频率发送给射频扫描模块，将所述检波频段的端点频率发送给检波模块，以使所述扫描频段的端点频率与多个检波频段中的一个检波频段的端点频率重合。

2.如权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，所述用户输入的扫描参数包括：射频扫描的起始频率、射频扫描的截止频率和第二信号数据的数量。

3.如权利要求2所述的频谱分析仪，其特征在于，所述根据所述扫描参数确定多个检波频段的端点频率，包括：

根据所述射频扫描的起始频率和射频扫描的截止频率，确定所述射频扫描的扫描带宽；

根据所述扫描带宽和用户输入的第二信号数据的数量，确定所述检波频段的带宽；

根据所述检波频段的带宽和射频扫描的起始频率，确定多个所述检波频段的端点频率。

4.如权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，所述按照预设方式对发送给射频扫描模块的所述扫描频段的端点频率进行调整，包括：

所述调整后的扫描频段的端点频率满足以下公式：

f_n∈ f_bucket( m );

f_n - F_n >= 0;

f_n - F_n < bucket；

其中，f_n表示调整后的第n个扫描频段的截止频率，F_n表示预先定义的多个扫描频段中的第n个扫描频段的截止频率，f_bucket( m)表示第m个检波频段的截止频率，bucket表示检波频段的带宽，检波频段的带宽根据扫描频段的端点频率和扫描参数确定；n=1,2，…,N；m=1,2，…，M；M大于N。

5.如权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，还包括：

校准模块，用于根据确定的多个扫描频段的端点频率，确定每个射频通道的校准带宽以及每个射频通道对应的校准频段的端点频率，所述校准频段与扫描频段一一对应；根据每个射频通道的校准带宽以及每个射频通道对应的校准频段的端点频率，对每个校准频段进行频响校准，并记录每个校准频段对应的频响校准的误差数据。

6.如权利要求5所述的频谱分析仪，其特征在于，所述校准频段的端点频率满足以下公式：

cali_seg_n ={F_n-1 - f, F_n + f}，F_n-1 – f >= F_0，F_n + f <= F_N；

其中 ，cali_seg_n表示第n个射频通道对应的校准频段，F_n-1 - f表示第n个射频通道对应的校准频段的起始频率，F_n + f表示第n个射频通道对应的校准频段的截止频率，F_n-1表示预先定义的第n个扫描频段的起始频率，F_n表示预先定义的第n个扫描频段的截止频率，n=1,2，…,N；f表示校准频段的拓展频率，F_0表示射频扫描的起始频率，F_N表示射频扫描的截止频率。

7.如权利要求6所述的频谱分析仪，其特征在于，包括：

补偿模块，用于获取每个检波频段的中心频率以及每个检波频段对应的射频通道，并根据所述中心频率和射频通道索引和计算频响校准误差，再根据频响校准误差对相应的第二信号数据进行频响补偿。

8.一种频谱分析仪的信号处理方法，所述频谱分析仪包括多个射频通道，每个射频通道用于选通一个扫描频段的待测信号进行射频扫描，其特征在于，所述的信号处理方法包括：

获取预先定义的多个扫描频段的端点频率并接收用户输入的扫描参数，根据所述多个扫描频段的端点频率和所述扫描参数确定多个检波频段的端点频率，并当检测到所述扫描频段的端点频率与任一检波频段的端点频率不重合时，按照预设方式对发送给射频扫描模块的扫描频段的端点频率进行调整，以使所述扫描频段的端点频率与多个检波频段中的一个检波频段的端点频率重合；

根据确定的多个扫描频段，对多个射频通道进行对应切换和射频扫描；其中，所述射频通道与扫描频段一一对应；

对每个扫描频段所扫描的信号进行采集，得到每个扫描频段对应的第一信号数据；

根据确定的多个检波频段的端点频率，对每个扫描频段对应的第一信号数据进行检波处理，得到每个扫描频段对应的第二信号数据；

将多个扫描频段对应的第二信号数据进行合并，并显示合并后的信号数据的频率信息和幅度信息。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述按照预设方式对发送给射频扫描模块的所述扫描频段的端点频率进行调整，包括：

所述调整后的扫描频段的端点频率满足以下公式：

f_n∈ f_bucket( m );

f_n - F_n >= 0;

f_n - F_n < bucket；

其中，f_n表示调整后的第n个扫描频段的截止频率，F_n表示预先定义的多个扫描频段中的第n个扫描频段的截止频率，f_bucket( m)表示第m个检波频段的截止频率，bucket表示检波频段的带宽，检波频段的带宽根据扫描频段的端点频率和扫描参数确定。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

获取每个检波频段的中心频率以及每个检波频段对应的射频通道，并根据所述中心频率和射频通道索引和计算频响校准误差，再根据频响校准误差对相应的第二信号数据进行频响补偿。

Images