CN113434238A - 一种宽带多功能信号采集分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带多功能信号采集分析系统，具体涉及宽带示波器技术领域，包括模拟输入及射频变换模块、信号处理及数据分析模块、信号高速存储及回放模块和系统控制及用户接口模块。本发明通过利用信号高速存储及回放模块根据用户要求完成相应信号的实时存储，或者根据用户要求，将实验、测试过程中存储的信号回放给用户，供用户处理及分析，系统控制及用户接口模块实现宽带示波器与用户交互的人机界面，使用户可以通过系统控制及用户接口模块的图形界面实现各种测试条件、系统参数的设定，与现有技术相比，用户可以自定义信号进行测试并且支持用户自定义数据分析，以满足用户的使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及宽带示波器技术领域，具体涉及一种宽带多功能信号采集分析系统。
背景技术
宽带示波器是一种用于电子与通信技术领域的仪器。利用示波器可以查看各种不一样信号幅度随时间变化的波形曲线，并且还可以用它测试各种不一样的电量，比如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。示波器是一种用处十分广泛的电子测量仪器。能把人眼看不到的电信号变换成可视化图像，便于研究各种电现象的变化过程。模拟示波器使用模拟电路(激光器，基于电子枪)电子枪向屏幕发射电子，通过焦点发射电子，形成电子束，并击中屏幕。屏幕的内表面涂有荧光物质，这样电子束打中的点就会发出光来。数字示波器则是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器的工作原理是通过模拟变换器(adc)将测量的电压转换工作。数字示波器捕获波形的一系列样本值并存储样本值，存储限制是为了确定累积样本值是否能够描述波形。
现有技术中的示波器所具备的测量功能较少，只能够显示各种信号幅度随时间变化的波形曲线，无法根据用户自定义的信号进行测试和连接，从而难以满足人们日益增长的使用需求。
发明内容
为此，本发明提供一种宽带多功能信号采集分析系统，通过利用拟输入及射频变换模块完成对输入模拟信号的功率调整、频率变换、滤波、模数转换ADC，利用信号处理及数据分析模块对数字信号进行时域-频域联合分析，或者根据用户要求，进行定制化的数据分析及信号特性测试，利用信号高速存储及回放模块根据用户要求完成相应信号的实时存储，或者根据用户要求，将实验、测试过程中存储的信号回放给用户，供用户处理及分析，系统控制及用户接口模块实现宽带示波器与用户交互的人机界面，使用户可以通过系统控制及用户接口模块的图形界面实现各种测试条件、系统参数的设定，以解决现有技术中由于无法功能单一导致的无法根据用户自定义的信号进行测试和连接的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种宽带多功能信号采集分析系统，包括模拟输入及射频变换模块、信号处理及数据分析模块、信号高速存储及回放模块和系统控制及用户接口模块，所述模拟输入及射频变换模块输出端与信号处理及数据分析模块和信号高速存储及回放模块的输入端相连接，所述信号处理及数据分析模块的输出端与信号高速存储及回放模块的输入端相连接，所述系统控制及用户接口模块的连接端与模拟输入及射频变换模块、信号处理及数据分析模块、信号高速存储及回放模块的连接端相连接；
所述模拟输入及射频变换模块用于接收用户输入的模拟信号，在系统控制及用户接口模块的控制下，完成对输入模拟信号的功率调整、频率变换、滤波、模数转换ADC，并将模数转换ADC后的数字信号提供给信号处理及数据分析模块和信号高速存储及回放模块；
所述信号处理及数据分析模块用于模拟输入及射频变换模块提供的数字信号，或者是信号高速存储及回放模块存储的数字信号，在系统控制及用户接口模块的控制下，对数字信号进行时域-频域联合分析，或者根据用户要求，进行定制化的数据分析及信号特性测试，并将分析测试结果发送给系统控制及用户接口模块进行显示；
所述信号高速存储及回放模块用于接收模拟输入及射频变换模块提供的数字信号，在系统控制及用户接口模块的控制下，根据用户要求完成相应信号的实时存储，或者根据用户要求，将实验、测试过程中存储的信号回放给用户，供用户处理及分析；
所述系统控制及用户接口模块用于实现宽带示波器与用户交互的人机界面，使用户可以通过系统控制及用户接口模块的图形界面实现各种测试条件、系统参数的设定，实现对模拟输入及射频变换模块、信号处理及数据分析模块、信号高速存储及回放模块这三个模块的控制及管理，实现不同的功能设置，完成用户设定的测试，试验，同时，系统控制及用户接口模块也读取模拟输入及射频变换模块、信号处理及数据分析模块和信号高速存储及回放模块的工作状态信息，并通过图形界面的形式显示给用户。
进一步地，所述模拟输入及射频变换模块包括一个微波模块和一个模数转换ADC芯片，所述模数转换ADC芯片采用FMC子卡形式，所述模数转换ADC芯片具备下变频及滤波功能，所述模数转换ADC芯片的采样率为2.6Gsps，所述模数转换ADC芯片的输入为1路信号。
进一步地，所述模拟输入及射频变换模块的前端输入配有功率限幅器，所述功率限幅器选用的为宽带功率限幅器。
进一步地，所述信号处理及数据分析模块包括信号处理功能块、用户定制功能块、控制及对外接口功能块，所述信号处理功能块是用于信号处理及数据分析模块的核心功能块并将这些分析结果发送给用户定制功能块或者控制及对外接口功能块，所述用户定制功能块由客户根据需要，提供基于输入信号或信号处理结果的定制化分析功能，所述控制及对外接口功能块用于实现整个信号处理及数据分析模块与系统控制及用户接口模块的数据交互、控制信息等的传输，实现用户参数设置，分析结果上传的功能。
进一步地，所述信号处理及数据分析模块由一块标准6U VPX通用FPGA模块板卡实现，所述FPGA处理板卡具备2个FMC扩展插槽和1个XMC扩展插槽，其中，1个FMC扩展插槽用于适配模数转换ADC芯片的FMC子卡。
进一步地，所述信号高速存储及回放模块由一块标准6U VPX的通用板卡和一块标准6U VPX大容量存储介质板卡实现，所述信号高速存储及回放模块包括主控管理模块和大容量存储介质模块，所述主控管理模块具备数据存储功能，可将接口卡上的光纤总线数据以及网口数据转发至存储模块，写入存储介质中，并可以读出存储介质中的数据进行传输和导出，所述主控管理模块主要功能在一张标准6U VPX的通用板卡上实现；所述大容量存储介质模块采用最新的88SE9485接口控制器，采用VPX总线，支持PCIe高速接口。
进一步地，所述系统控制及用户接口模块通过一张标准CPCI工控机主控板卡组成。
进一步地，所述模拟输入及射频变换模块、信号处理及数据分析模块、信号高速存储及回放模块和系统控制及用户接口模块被集成在一台嵌入式机箱中，该机箱采用220V市电供电，该机箱为标准工控机箱。
本发明具有如下优点：
1、本发明通过利用模拟输入及射频变换模块完成对输入模拟信号的功率调整、频率变换、滤波、模数转换ADC，利用信号处理及数据分析模块对数字信号进行时域-频域联合分析，或者根据用户要求，进行定制化的数据分析及信号特性测试，利用信号高速存储及回放模块根据用户要求完成相应信号的实时存储，或者根据用户要求，将实验、测试过程中存储的信号回放给用户，供用户处理及分析，系统控制及用户接口模块实现宽带示波器与用户交互的人机界面，使用户可以通过系统控制及用户接口模块的图形界面实现各种测试条件、系统参数的设定，与现有技术相比，用户可以自定义信号进行测试并且支持用户自定义数据分析，以满足用户的使用需求；
2、本发明通过安装功率限幅器，还能够进行大功率保护，防止用户误操作输入大功率信号对后级电路的损伤，此外，本发明还具备脉冲参数分析测量功能，包括时域、频域、相位等分析；具备跳频、线性调频等信号特性分析功能；配备键盘、鼠标接口，支持基于触摸屏的交互操作；具备内部校准与实时故障监测功能；支持最高160MHz带宽信号实时流盘保存，流盘信号具备时间戳功能；支持千兆以太网、USB等接口的数据文件导出，而且流盘功能支持自动启动、手动启动、外部触发启动等模式；可替换存储介质的数据存储容量≥4TB，存储介质支持标准PC设备数据读取；支持基于MATLAB软件的数据分析，与现有技术相比，本发明具备的功能较多，能够满足不同用户的使用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明提供的整体结构的模块图；
图2为本发明提供的模拟输入及射频变换模块系统原理框图；
图3为本发明提供的微波模块硬件分配示意图；
图4为本发明提供的信号处理及数据分析模块功能划分图；
图5为本发明提供的信号处理功能块中的信号处理流程图；
图6为本发明提供的信号高速存储及回放模块功能划分图；
图7为本发明提供的系统控制及用户接口模块中软件初始化界面示意图。
图中：1模拟输入及射频变换模块、2信号处理及数据分析模块、3信号高速存储及回放模块、4系统控制及用户接口模块。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
参照说明书附图1-7，该实施例的一种宽带多功能信号采集分析系统，包括模拟输入及射频变换模块1、信号处理及数据分析模块2、信号高速存储及回放模块3和系统控制及用户接口模块4，所述模拟输入及射频变换模块1输出端与信号处理及数据分析模块2和信号高速存储及回放模块3的输入端相连接，所述信号处理及数据分析模块2的输出端与信号高速存储及回放模块3的输入端相连接，所述系统控制及用户接口模块4的连接端与模拟输入及射频变换模块1、信号处理及数据分析模块2、信号高速存储及回放模块3的连接端相连接；
所述模拟输入及射频变换模块1用于接收用户输入的模拟信号，在系统控制及用户接口模块4的控制下，完成对输入模拟信号的功率调整、频率变换、滤波、模数转换ADC，并将模数转换ADC后的数字信号提供给信号处理及数据分析模块2和信号高速存储及回放模块3；
参照说明书附图2和3，该实施例的一种宽带多功能信号采集分析系统，所述模拟输入及射频变换模块1包括一个微波模块和一个模数转换ADC芯片，所述模数转换ADC芯片采用FMC子卡形式，所述模数转换ADC芯片具备下变频及滤波功能，所述模数转换ADC芯片的采样率为2.6Gsps，所述模数转换ADC芯片的输入为1路信号。
模拟输入及射频变换模块1允许用户输入一路0.01～40GHz的模拟信号，所述模拟输入及射频变换模块1的前端输入配有功率限幅器，所述功率限幅器选用的为宽带功率限幅器，该功率限幅器用于进行大功率保护，防止用户误操作输入大功率信号对后级电路的损伤，对于输入频率在40GHz以内，输入功率在-120～20dBm的模拟信号，影响可以忽略不计。对于大功率输入信号，当信号功率在20～30dBm(1W)之间时，信号会出现幅度失真，当信号功率大于30dBm(1W)后，信号功率会被限制到13dBm，功率限幅器允许的最大输入功率为36dBm(4W)，可以有效防止错误输入大功率输入信号导致的后端电路损伤。
功率限幅器之后模拟信号通过一路机电开关，实现一个二选一的通路分支。两个通路分别经过一个0.01～2.5GHz的滤波器和一个2～40GHz的滤波器组，将信号在频段上分为0.01～2.5GHz和2～40GHz高低两个频段，分别进行分析。
在利用模拟输入及射频变换模块1进行低频段信号变换(0.01～2.5GHz)时，首先，进行功率粗调整，信号通过电子开关组实现低功率和高功率两个通道的选择，其中低功率通道通过一个低噪声放大器实现功率放大，得到一个功率相对较大的信号，以便后续处理。之后，进行功率细调整，将功率粗调整后的信号通过一个精确的数控衰减器，得到一个功率值更为精确的信号。功率调整后的模拟信号经过一个2.5GHz的滤波器组，进一步提高信号质量。最后通过一个滤波器组，将0.01～2.5GHz的信号分为0.01～1.22GHz，1.37～2.52GHz，0.72～1.87GHz三段信号，其中0.01～1.22GHz，1.37～2.52GHz直接输出给模数转换(ADC)芯片，而0.72～1.87GHz的信号则与一个3.24GHz的本振信号混频，得到一个1.37～2.52GHz的信号，并通过一个1.37～2.52GHz的带通滤波器，滤波器输出信号给模数转换(ADC)芯片，将模拟信号转换为数字信号。
对于2～40GHz的高频段信号，处理则相对更复杂一些。首先，同样进过一系列的功率调整，得到功率值较为精确的信号。之后，进过一组机电开关和滤波器组构成的频率选择通道，将2～40GHz的信号分为2～7GHz，6～18GHz，17～27GHz，26～33GHz，32～40GHz这五个频率段，通过混频及带通滤波，将这五个频率段的信号分别变化到9～14GHz，6～18GHz，6～16GHz，7～14GHz，6～14GHz，这样五个不同频段的信号即被统一到了6～18GHz这个频率范围内。6～18GHz的信号经过电调带通滤波器及数控衰减器之后与一个7.6～16.4GHz的可变本振进行混频，得到一个频率在1.4GHz～2.5GHz的中频信号，中心频率为1.95GHz，经过一组带通滤波器组之后，输出给模数转换(ADC)芯片，将模拟信号转换为数字信号。
模数转换(ADC)过程由模数转换(ADC)芯片实现将模拟信号转换为数字信号的过程，并将数字信号发送给后端的信号高速存储及回放模块3和信号处理及数据分析模块2。模数转换(ADC)采样率为2.6Gsps，对于0.01～2.5GHz的信号，根据上面的描述，会将信号分为0.01～1.22GHz，1.37～2.52GHz，0.72～1.87GHz三段信号。对于0.01～1.22GHz的信号，模数转换(ADC)芯片直接对第一纳奎斯特区间的信号进行直采。对1.37～2.52GHz的信号，模数转换(ADC)芯片直接对第二纳奎斯特区间的信号进行直采。而对0.72～1.87GHz的信号，模拟部分先将信号变换至1.37～2.52GHz，在通过一个1.37～2.52GHz的带通滤波器后，模数转换(ADC)芯片直接对第二纳奎斯特区间的信号进行直采。
对于2～40GHz的信号，分为2～7GHz，6～18GHz，17～27GHz，26～33GHz，32～40GHz这五个频率段，通过一系列混频及带通滤波后，这五个频段的信号会被统一到6～18GHz，6～18GHz的信号经过电调带通滤波器及数控衰减器之后与一个7.6～16.4GHz的可变本振进行混频，得到一个频率在1.4GHz～2.5GHz的中频信号，模数转换(ADC)芯片直接对第二纳奎斯特区间的信号进行直采。
在利用模拟输入及射频变换模块1进行模数转换的过程中，考虑到技术指标中要求的最大信号瞬时带宽为500MHz，模数转换(ADC)芯片采用具备下变频及滤波功能的芯片，芯片采样率为2.6Gsps，输入为1路信号，模数转换(ADC)芯片内部进行下变频到0中频基带，然后经过低通滤波及抽取，抽取率为8，得到两路采样率为650Msps的正交基带信号。这两路正交基带信号被提供给。
模数转换(ADC)的FMC子卡提供4通道、14bit的ADC采样，最高采样速率3.0GSPS；支持内部或外部参考时钟源；支持用于自定义采样控制的触发器输入；输出JESD204B。
产品主要参数为：
1)物理指标：
a)单宽FMC，尺寸76mm×69mm
b)符合VITA57.1标准(Region1+2)
2)模拟输入：
a)通道数：4
b)采样率：2.6GSPS(MAX)
c)分辨率：14bit
d)耦合：AC耦合(50Ω)
e)典型输入：1.35Vp-p
f)输入带宽：3.2GHz(MAX)
3)数字输出：
a)JESD204B
b)偏移二进制输出或补码输出
4)其他：
a)支持内、外参考时钟切换
b)支持外部触发输入
模数转换(ADC)芯片通过数据传输总线(JESD协议)发送给FPGA芯片，由FPGA实现全部的信号处理流程。在FPGA内部，接收到的正交数字基带信号被分为32路并行数据，I，Q各16路，对应数据处理时钟为162.5MHz。FPGA内部再对这个650M信号进行一个4通道的数字信道化处理，每个信道的信号带宽为162.5MHz，每个信道对应的数据位宽变为16bit，分为I、Q两路，对应数据处理时钟为162.5MHz。每一个信道化通道之后配有一个65536点的FFT模块，FFT模块由IP实现，IP的运行时钟为162.5MHz。最终FFT运算处理实现的分析带宽为：
FFT运算处理实现的频域分析带宽为最小分析带宽，综合分析处理后可以调整最终输出的显示频域分析带宽。FFT输出的实部(Re)、虚部(Im)经综合处理分析后可以得到相应的相位分析结果。而信道化输出信号或信道化输入信号则直接可用于信号的时域分析。
参照说明书附图4和5，该实施例的一种宽带多功能信号采集分析系统，所述信号处理及数据分析模块2用于模拟输入及射频变换模块1提供的数字信号，或者是信号高速存储及回放模块3存储的数字信号，在系统控制及用户接口模块4的控制下，对数字信号进行时域-频域联合分析，或者根据用户要求，进行定制化的数据分析及信号特性测试，并将分析测试结果发送给系统控制及用户接口模块4进行显示；
所述信号处理及数据分析模块2包括信号处理功能块、用户定制功能块、控制及对外接口功能块，所述信号处理功能块是用于信号处理及数据分析模块的核心功能块并将这些分析结果发送给用户定制功能块或者控制及对外接口功能块，所述用户定制功能块由客户根据需要，提供基于输入信号或信号处理结果的定制化分析功能，所述控制及对外接口功能块用于实现整个信号处理及数据分析模块2与系统控制及用户接口模块4的数据交互、控制信息等的传输，实现用户参数设置，分析结果上传的功能。
所述信号处理及数据分析模块2由一块标准6U VPX通用FPGA模块板卡实现，所述FPGA处理板卡具备2个FMC扩展插槽和1个XMC扩展插槽，其中，1个FMC扩展插槽用于适配模数转换ADC芯片的FMC子卡。
根据前面模拟输入及射频变换模块1的设计可知，数字基带正交信号为一对650MHz的IQ信号，信号处理首先将数字基带正交信号进行数字信道化处理，将650MHz的信号分为4个子信道，每个信道有后面配有一个FFT模块。通过组合各个信道的FFT的结果，综合得到频域分析结果，相位分析结果，时域分析结果。最终，综合这些分析结果发送给用户定制功能块或者控制及对外接口功能块。
用户定制功能块由客户根据需要，提供基于输入信号或信号处理结果的定制化分析功能。设计实现功能如下：
1)模板触发功能
设备接收的信号，经过信号处理后，用户可以在特定的时域、频域范围内定义一个或多个触发条件。模板触发功能对这些触发条件进行响应。这些触发条件可以是进行联合触发，每一个条件之间可以是逻辑“或”的而关系，也可以是逻辑“与”的关系。用户可以通过模板触发功能，对某些特定的频域或时域干扰信号进一步的解调分析，从而进一步确定干扰信号的来源。
2)定制化数据的分析
设备除了可以对接收到的模拟输入信号或存储回放进行分析外，还可以接收光纤数据收发接口发送的用户自定义数据块，完成数据块的结算后，将相应的数据发送给信号处理功能块进行数据分析。这里考虑到用户定义数据结构种类较多，变化也多，实际实现过程中设备提供SRIO、Aurora、GTX等多种常用的数据通信接口例程，用户可以直接使用。同时，设备也将对用户开放程序开发接口，用户可以自己直接进行程序设计及开发来完成相应的数据分析。
控制及对外接口功能块实现了整个信号处理及数据分析模块与系统控制及用户接口模块的数据交互、控制信息等的传输，实现用户参数设置，分析结果上传等功能。用户可以实现的控制信息包括但不限于：模数转换芯片混频频率设置、模数转换芯片的采样纳奎斯特区间的选择、模数转换芯片的采样滤波器设置、数字信道化滤波器的设置、模板触发条件设置；分析上传的结果包括但不限于：时域分析结果、频域分析结果、相位分析结果。
另外，为了更好的适应用户对信号处理及数据分析的自定义配置要求，设备支持用户自行开发的XMC信号处理子卡，用户可以在设备上扩展信号处理模块，并进行相关信号处理及数据处理扩展。
参照说明书附图6，该实施例的一种宽带多功能信号采集分析系统，所述信号高速存储及回放模块3用于接收模拟输入及射频变换模块1提供的数字信号，在系统控制及用户接口模块4的控制下，根据用户要求完成相应信号的实时存储，或者根据用户要求，将实验、测试过程中存储的信号回放给用户，供用户处理及分析；所述信号高速存储及回放模块3由一块标准6U VPX的通用板卡和一块标准6U VPX大容量存储介质板卡实现，所述信号高速存储及回放模块3包括主控管理模块和大容量存储介质模块，所述主控管理模块具备数据存储功能，可将接口卡上的光纤总线数据以及网口数据转发至存储模块，写入存储介质中，并可以读出存储介质中的数据进行传输和导出，所述主控管理模块主要功能在一张标准6UVPX的通用板卡上实现；所述大容量存储介质模块采用最新的88SE9485接口控制器，采用VPX总线，支持PCIe高速接口。其中主控管理模块实现了除存储介质之外的所有功能，而大容量存储介质模块则实现了存储介质功能。
主控管理模块作为存储管理设备，具备数据存储功能，可将接口卡上的光纤总线数据以及网口数据转发至存储模块，写入存储介质中；并可以读出存储介质中的数据进行传输和导出。主控管理模块主要功能在一张标准6U VPX的通用板卡上实现，板卡选用公司标准货架产品，以最大可能的缩短研制进度，减小研制风险。
主控管理模块是一款符合ANSI VITA46/VITA65标准的6U VPX Payload/Peripheral模块。搭载1片NXP QorIQ系列T4240处理器及1片Xilinx 7K480T FPGA。产品以处理器+FPGA为核心，对外具备多路高速接口，数据通路灵活，可根据FPGA和处理器的特点部署不同的业务处理流程。
为了便于用户使用和更换存储介质，采用统一标准和简化设计，大容量存储介质模块按照标准技术要求进行设计，使其具有标准的接口，方便用户更换存储介质和维护。模块采用最新的88SE9485接口控制器，采用VPX总线，支持PCIe高速接口。大容量存储介质模块板卡选用公司标准货架产品，以最大可能的缩短研制进度，减小研制风险。产品是一款符合ANSI VITA46/VITA65标准的6U VPX Payload/Peripheral模块。最多支持8个2.5英寸硬盘，最大容量16TB。
考虑到用户需要对存储数据通过Matlab进行数据分析，并且需要通过标准的PC设备对存储介质上存储的数据进行读取，存储数据将采用标准文件系统存储，并且存储设备采用NAS网盘架构。相关设计将会在后续章节中详细描述
信号高速存储及回放模块3主要功能有：
1)按照指定要求，指定方式，实现各类设备输入数据的高速存储；
2)管理存储在存储介质上的各类数据，实现存储数据访问、下载等功能；
3)根据设定的条件，按照指定要求实现存储数据的无损回放。
参照说明书附图7，该实施例的一种宽带多功能信号采集分析系统，所述系统控制及用户接口模块4用于实现宽带示波器与用户交互的人机界面，使用户可以通过系统控制及用户接口模块4的图形界面实现各种测试条件、系统参数的设定，实现对模拟输入及射频变换模块1、信号处理及数据分析模块2、信号高速存储及回放模块3这三个模块的控制及管理，实现不同的功能设置，完成用户设定的测试，试验，同时，系统控制及用户接口模块4也读取模拟输入及射频变换模块1、信号处理及数据分析模块2和信号高速存储及回放模块3的工作状态信息，并通过图形界面的形式显示给用户。所述系统控制及用户接口模块4通过一张标准CPCI工控机主控板卡组成。
所述模拟输入及射频变换模块1、信号处理及数据分析模块2、信号高速存储及回放模块3和系统控制及用户接口模块4被集成在一台嵌入式机箱中，该机箱采用220V市电供电，该机箱为标准工控机箱。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种宽带多功能信号采集分析系统，其特征在于：包括模拟输入及射频变换模块(1)、信号处理及数据分析模块(2)、信号高速存储及回放模块(3)和系统控制及用户接口模块(4)，所述模拟输入及射频变换模块(1)输出端与信号处理及数据分析模块(2)和信号高速存储及回放模块(3)的输入端相连接，所述信号处理及数据分析模块(2)的输出端与信号高速存储及回放模块(3)的输入端相连接，所述系统控制及用户接口模块(4)的连接端与模拟输入及射频变换模块(1)、信号处理及数据分析模块(2)、信号高速存储及回放模块(3)的连接端相连接；
所述模拟输入及射频变换模块(1)用于接收用户输入的模拟信号，在系统控制及用户接口模块(4)的控制下，完成对输入模拟信号的功率调整、频率变换、滤波、模数转换ADC，并将模数转换ADC后的数字信号提供给信号处理及数据分析模块(2)和信号高速存储及回放模块(3)；
所述信号处理及数据分析模块(2)用于接收模拟输入及射频变换模块(1)提供的数字信号或者是信号高速存储及回放模块(3)存储的数字信号，在系统控制及用户接口模块(4)的控制下，对数字信号进行时域-频域联合分析，或者根据用户要求，进行定制化的数据分析及信号特性测试，并将分析测试结果发送给系统控制及用户接口模块(4)进行显示；
所述信号高速存储及回放模块(3)用于接收模拟输入及射频变换模块(1)提供的数字信号，在系统控制及用户接口模块(4)的控制下，根据用户要求完成相应信号的实时存储，或者根据用户要求，将实验、测试过程中存储的信号回放给用户，供用户处理及分析；
所述系统控制及用户接口模块(4)用于实现宽带示波器与用户交互的人机界面，使用户可以通过系统控制及用户接口模块(4)的图形界面实现各种测试条件、系统参数的设定，实现对模拟输入及射频变换模块(1)、信号处理及数据分析模块(2)、信号高速存储及回放模块(3)这三个模块的控制及管理，实现不同的功能设置，完成用户设定的测试，试验，同时，系统控制及用户接口模块(4)也读取模拟输入及射频变换模块(1)、信号处理及数据分析模块(2)和信号高速存储及回放模块(3)的工作状态信息，并通过图形界面的形式显示给用户。
2.根据权利要求1所述的一种宽带多功能信号采集分析系统，其特征在于：所述模拟输入及射频变换模块(1)包括一个微波模块和一个模数转换ADC芯片，所述模数转换ADC芯片采用FMC子卡形式，所述模数转换ADC芯片具备下变频及滤波功能，所述模数转换ADC芯片的采样率为2.6Gsps，所述模数转换ADC芯片的输入为1路信号。
3.根据权利要求1所述的一种宽带多功能信号采集分析系统，其特征在于：所述模拟输入及射频变换模块(1)的前端输入配有功率限幅器，所述功率限幅器选用的为宽带功率限幅器。
4.根据权利要求1所述的一种宽带多功能信号采集分析系统，其特征在于：所述信号处理及数据分析模块(2)包括信号处理功能块、用户定制功能块、控制及对外接口功能块，所述信号处理功能块是用于信号处理及数据分析模块的核心功能块并将这些分析结果发送给用户定制功能块或者控制及对外接口功能块，所述用户定制功能块由客户根据需要，提供基于输入信号或信号处理结果的定制化分析功能，所述控制及对外接口功能块用于实现整个信号处理及数据分析模块(2)与系统控制及用户接口模块(4)的数据交互、控制信息等的传输，实现用户参数设置，分析结果上传的功能。
5.根据权利要求2所述的一种宽带多功能信号采集分析系统，其特征在于：所述信号处理及数据分析模块(2)由一块标准6U VPX通用FPGA模块板卡实现，所述FPGA处理板卡具备2个FMC扩展插槽和1个XMC扩展插槽，其中，1个FMC扩展插槽用于适配模数转换ADC芯片的FMC子卡。
6.根据权利要求1所述的一种宽带多功能信号采集分析系统，其特征在于：所述信号高速存储及回放模块(3)由一块标准6U VPX的通用板卡和一块标准6U VPX大容量存储介质板卡实现，所述信号高速存储及回放模块(3)包括主控管理模块和大容量存储介质模块，所述主控管理模块具备数据存储功能，可将接口卡上的光纤总线数据以及网口数据转发至存储模块，写入存储介质中，并可以读出存储介质中的数据进行传输和导出，所述主控管理模块主要功能在一张标准6U VPX的通用板卡上实现；所述大容量存储介质模块采用最新的88SE9485接口控制器，采用VPX总线，支持PCIe高速接口。
7.根据权利要求1所述的一种宽带多功能信号采集分析系统，其特征在于：所述系统控制及用户接口模块(4)通过一张标准CPCI工控机主控板卡组成。
8.根据权利要求1所述的一种宽带多功能信号采集分析系统，其特征在于：所述模拟输入及射频变换模块(1)、信号处理及数据分析模块(2)、信号高速存储及回放模块(3)和系统控制及用户接口模块(4)被集成在一台嵌入式机箱中，该机箱采用220V市电供电，该机箱为标准工控机箱。
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