CN116223908B - 一种频谱分析电路结构 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种频谱分析电路结构，本申请属于频谱分析技术领域。该电路结构包括：预处理模块，预处理模块的输入端与信号接收端相连，用于对输入信号进行预处理；频段分割模块，频段分割模块的输入端与所述预处理模块的输出端相连，用于采用每个连接单元中的滤波器对所述输入信号的信号频段进行分割处理；采样模块，采样模块的输入端与所述频段分割模块的输出端相连，用于对所述频段分割模块输出的信号频段进行采样处理；计算模块，计算模块的输入端与所述采样模块的输出端相连，用于对所述采样模块的采样结果进行合并计算，以得到对所述输入信号的全频段的频谱分析结果。本技术方案，可以提高对信号频谱分析的可靠性和简便性。
Description
技术领域
本申请属于频谱分析技术领域，具体涉及一种频谱分析电路结构。
背景技术
随着通信行业的不断发展，为了能够更好地还原以及分析原始信号，利用频谱分析仪对信号的失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度以及交调失真等参数的测量以及信号全频段的频谱分析变得越来越重要。
当前利用频谱分析仪对输入信号进行频谱分析时所采用的电路结构主要是利用扫频本振以及多级混频器的组合对输入信号频段进行搬移，同时结合多级滤波器实现对信号频段的选取，进而利用采样元件ADC对选取的频段进行采样以及分析。
现有技术所采用的频谱分析电路结构中使用了多级混频器，同时对选取频段的采样分析只使用了一级ADC，由于混频器是通过扫频的方式工作，同时在混频的过程中会产生与输入信号以及本振信号有关的多次谐波分量。因此，利用现有技术中的频谱分析电路结构对信号频谱进行分析时存在分析结果不够可靠以及被测信号频带宽度受限的问题。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种频谱分析电路结构，解决了现有技术中对信号频谱进行分析时分析结果不够可靠以及受测信号频带宽度受限的问题，可以提高对信号频谱分析的可靠性和简便性，同时拓宽了信号的频段采样范围。
本申请实施例提供了一种频谱分析电路结构，所述电路结构包括：
预处理模块，所述预处理模块的输入端与信号接收端相连，用于对输入信号进行预处理；
频段分割模块，所述频段分割模块的输入端与所述预处理模块的输出端相连，所述频段分割模块包括至少两个连接单元，用于采用每个连接单元中的滤波器对所述输入信号的信号频段进行分割处理；且，所述至少两个连接单元中包括至少一个特定连接单元，所述特定连接单元中的滤波器的带通范围未在预设频段区间，所述特定连接单元中还设置有本振信号和混频器，以使所述特定连接单元的分割结果平移至预设频段区间；
采样模块，所述采样模块的输入端与所述频段分割模块的输出端相连，用于对所述频段分割模块输出的信号频段进行采样处理；
计算模块，所述计算模块的输入端与所述采样模块的输出端相连，用于对所述采样模块的采样结果进行合并计算，以得到对所述输入信号的全频段的频谱分析结果。
进一步的，所述采样模块包括第一放大器、第二放大器、开关矩阵、第一ADC采样元件以及第二ADC采样元件；所述第一放大器输出端以及所述第二放大器输出端与所述所述开关矩阵输入端的两个端口分别相连，所述第一ADC采样元件输入端以及所述第二ADC采样元件输入端与所述开关矩阵输出端的两个端口分别相连；且，所述第一ADC采样元件与所述第二ADC采样元件同频，且相位可调。
进一步的，所述频段分割模块的第一连接单元接通时，与所述采样模块的第一放大器输入端连接，用于截取所述输入信号的第一频段，所述第一连接单元包括第一滤波器；其中，所述第一滤波器的第一频段为；
所述开关矩阵将所述第一放大器输出端同时连接至所述第一ADC采样元件输入端以及所述第二ADC采样元件输入端，并且所述第一ADC采样元件与所述第二ADC采样元件的相位差为180度，用于对所述输入信号的第一频段进行采样处理。
进一步的，所述频段分割模块的第二连接单元接通时，通过功分器分成第一通路和第二通路；所述第一通路与所述采样模块的第一放大器输入端连接，所述开关矩阵将所述第一放大器输出端连接至所述第一ADC采样元件输入端，所述第二通路与所述采样模块的第二放大器输入端连接，所述开关矩阵将所述第二放大器输出端连接至所述第二ADC采样元件输入端；
所述第一通路包括第二滤波器和第三滤波器，接入第二滤波器时得到第二频段为；
所述第二通路包括第四滤波器和第五滤波器，且所述第四滤波器和第五滤波器同时接入，所述第四滤波器的第四频段为；所述第四滤波器输出端接有所述混频器输入端，所述混频器接入所述本振信号；所述混频器输出端连接所述第五滤波器输入端，所述第五滤波器的第五频段用于对跨域奈奎斯特采样区间的第四频段做频谱搬移处理，所述第五滤波器将所述第四频段搬移至第一奈奎斯特采样区间的第五频段为，其中，/>为所述第四频段的中心频率，/>为所述第四频段带宽的一半，/>，LO为所述本振信号的频率。
进一步的，所述频段分割模块的第三连接单元接通时，通过功分器分成第一通路和第二通路；所述第一通路与所述采样模块的第一放大器输入端连接，所述开关矩阵将所述第一放大器输出端连接至所述第一ADC采样元件输入端，所述第二通路与所述采样模块的第二放大器输入端连接，所述开关矩阵将所述第二放大器输出端连接至所述第二ADC采样元件输入端；
所述第一通路包括第二滤波器和第三滤波器，接入第三滤波器时得到第三频段为；
所述第二通路包括第四滤波器和第五滤波器，且所述第四滤波器和第五滤波器同时接入，所述第四滤波器的第四频段为；所述第四滤波器输出端接有所述混频器输入端，所述混频器接入所述本振信号；所述混频器输出端连接所述第五滤波器输入端，所述第五滤波器的第五频段用于对跨域奈奎斯特采样区间的第四频段做频谱搬移处理，所述第五滤波器将所述第四频段搬移至第一奈奎斯特采样区间的第五频段为，其中，/>为所述第四频段的中心频率，/>为所述第四频段带宽的一半，/>，LO为所述本振信号的频率。
进一步的，所述频段分割模块的第四连接单元接通时，与所述采样模块的第二放大器输入端连接，用于截取所述输入信号的第六频段，所述第四连接单元包括第六滤波器；其中，所述第六滤波器的第六频段为；
所述开关矩阵将所述第二放大器输出端同时连接至所述第一ADC采样元件输入端以及所述第二ADC采样元件输入端，并且所述第一ADC采样元件与所述第二ADC采样元件的相位差为180度，用于对所述输入信号的第六频段进行采样处理。
进一步的，所述计算模块第一输入端同时与所述第一ADC采样元件输出端以及所述第二ADC采样元件输出端连接，用于对所述输入信号第一频段的采样处理结果进行计算，以得到所述第一频段频谱；其中，对所述输入信号第一频段频谱利用计算。
进一步的，所述计算模块第二输入端以及第三输入端分别与所述第一ADC采样元件输出端以及所述第二ADC采样元件输出端连接，用于分别对所述输入信号第二频段以及第五频段的采样处理结果进行计算，以得到所述第二频段与所述第五频段的合并频谱；其中，对所述所述输入信号第二频段频谱利用计算，对所述所述输入信号第五频段频谱利用/>计算，并对所述输入信号第二频段频谱以及所述所述输入信号第五频段频谱进行并集处理。
进一步的，所述计算模块第四输入端以及第三输入端分别与所述第一ADC采样元件输出端以及所述第二ADC采样元件输出端连接，用于分别对所述输入信号第三频段以及第五频段的采样处理结果进行计算，以得到所述输入信号第三频段与所述第五频段的合并频谱；其中，对所述所述输入信号第三频段频谱利用计算，对所述所述输入信号第五频段频谱利用/>计算，并对所述输入信号第二频段频谱以及所述所述输入信号第五频段频谱进行并集处理。
进一步的，所述计算模块第五输入端同时与所述第一ADC采样元件输出端以及所述第二ADC采样元件输出端连接，用于对所述输入信号第六频段的采样处理结果进行计算，得到所述第六频段频谱；其中，对所述输入信号第六频段频谱利用计算。
在本申请实施例中，预处理模块，所述预处理模块的输入端与信号接收端相连，用于对输入信号进行预处理；频段分割模块，所述频段分割模块的输入端与所述预处理模块的输出端相连，所述频段分割模块包括至少两个连接单元，用于采用每个连接单元中的滤波器对所述输入信号的信号频段进行分割处理；且，所述至少两个连接单元中包括至少一个特定连接单元，所述特定连接单元中的滤波器的带通范围未在预设频段区间，所述特定连接单元中还设置有本振信号和混频器，以使所述特定连接单元的分割结果平移至预设频段区间；采样模块，所述采样模块的输入端与所述频段分割模块的输出端相连，用于对所述频段分割模块输出的信号频段进行采样处理；计算模块，所述计算模块的输入端与所述采样模块的输出端相连，用于对所述采样模块的采样结果进行合并计算，以得到对所述输入信号的全频段的频谱分析结果。通过所述频谱分析电路结构，解决了现有技术中由于使用多级混频器造成的信号频谱分析结果不够可靠以及由于使用以及采样元件ADC造成的受测信号频带宽度受限的问题，通过利用不同频段的滤波器对输入信号进行频段分割，并且只对未在预设频段范围内的滤波器所在的电路支路上设置混频器进行频段平移，可以减少混频器产生的谐波干扰，提高了对输入信号频段分割的可靠性和简便性，同时通过多个采样元件组合的方式对分割后的信号段进行采样，可以拓宽对信号频段的采样范围，进而增大了对信号的频谱分析带宽。
附图说明
图1是本申请实施例一提供的频谱分析电路结构示意图；
图2是本申请实施例二提供的采样模块电路示意图；
图3是本申请实施例三提供的频谱分析电路示意图；
图4是本申请实施例四提供的频谱分析电路示意图；
图5是本申请实施例五提供的频谱分析电路示意图；
图6是本申请实施例六提供的频谱分析电路示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作（或步骤）描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
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地描述，显然，所描述的实施例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获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的频谱分析电路结构进行详细地说明。
图1是本申请实施例提供的频谱分析电路结构示意图。如图1所示，具体包括如下：
预处理模块101，所述预处理模块101的输入端与信号接收端相连，用于对输入信号进行预处理；
频段分割模块102，所述频段分割模块102的输入端与所述预处理模块101的输出端相连，所述频段分割模块102包括至少两个连接单元，用于采用每个连接单元中的滤波器对所述输入信号的信号频段进行分割处理；且，所述至少两个连接单元中包括至少一个特定连接单元，所述特定连接单元中的滤波器的带通范围未在预设频段区间，所述特定连接单元中还设置有本振信号和混频器，以使所述特定连接单元的分割结果平移至预设频段区间；
采样模块103，所述采样模块103的输入端与所述频段分割模块102的输出端相连，用于对所述频段分割模块102输出的信号频段进行采样处理；
计算模块104，所述计算模块104的输入端与所述采样模块103的输出端相连，用于对所述采样模块103的采样结果进行合并计算，以得到对所述输入信号的全频段的频谱分析结果。
在本方案中，预处理模块101的输入端与信号接收端相连，所述预处理模块101包括可编程衰减网络ATT和放大器OP3，可编程衰减网络ATT与放大器OP3连接。通过预处理模块101可以对输入信号进行预处理，包括通过可编程衰减网络ATT对接收到的大功率信号进行功率衰减以保护电路，以及，通过放大器OP3对接收到的小功率信号进行功率放大以提高整机灵敏度。
在本方案中，频段分割模块102的输入端与所述预处理模块101的输出端相连，所述频段分割模块102包括功分器PD、放大器OP4、放大器OP5、放大器OP6、第一滤波器FLT1、第二滤波器FLT2、第三滤波器FLT3、第四滤波器FLT4、第五滤波器FLT5、第六滤波器FLT6、混频器M以及本地振荡器LO等。
所述频段分割模块102包括至少两个连接单元，利用每个连接单元中的滤波器对所述输入信号进行信号频段分割处理，同时所述至少两个连接单元中包括至少一个特定连接单元，即所述至少两个连接单元为不同类型的连接单元。所述连接单元的类型包括只具有一条通路且在该通路上设置一个滤波器的普通连接单元，以及，具有两条通路且所述两条通路的输入端与所述功分器PD的两个输出端口连接的特定连接单元。所述特定连接单元中的其中一条通路上设置有两个滤波器、本地振荡器以及混频器等元件，可以达到对所述输入信号进行频段分割，进而对分割结果进行平移的目的。所述至少两个连接单元中设置有频段范围不完全相同的多个滤波器，且各个滤波器的频段范围的并集为所述输入信号的完整频段范围。
所述预设频段区间可以是某一完整的奈奎斯特采样区间，由于本方案是对输入信号完整频段的分割，因此所述频段分割模块102中存在至少一个滤波器的频段范围跨域奈奎斯特采样区间，即存在至少一个滤波器的频段范围未在所述预设频段区间内。将频段范围未在所述预设频段区间内的滤波器设置于所述特定连接单元中带有混频器以及本地振荡器的通路上，并且该滤波器的输出端与所述混频器的输入端连接，达到利用滤波器对所述输入信号进行跨域分割的目的，同时将跨域分割结果通过所述混频器以及本地振荡器平移至所述预设区间，进而通过与所述混频器输出端连接的滤波器减小所述输入信号以及本地振荡器的本振信号产生的谐波分量干扰。
在本方案中，采样模块103的输入端与所述频段分割模块102的输出端相连，具体的，可以是与频段分割模块102包括的至少两个连接单元中的一个连接单元的输出端相连。所述采样模块103包括balun X1、balun X2、第一放大器OP1、第二放大器OP2、开关矩阵input MUX、第一ADC采样元件ADC1以及第二ADC采样元件ADC2等。通过开关矩阵input MUX的开关通路设置对所述第一ADC采样元件ADC1以及第二ADC采样元件ADC2的不同使用方式，达到对所述频段分割模块102输出的信号频段进行采样处理的目的
在本方案中，计算模块104的输入端与所述采样模块103的输出端相连，用于对所述采样模块103中第一ADC采样元件ADC1以及第二ADC采样元件ADC2对所述输入信号的各个频段的采样结果进行合并计算，以得到对所述输入信号的全频段的频谱分析结果。其中，所述合并计算的方式为对所述输入信号各个频段的采样结果取并集以得到所述输入信号的全频段采样结果。根据所述输入信号的全频段采样结果以及所述采样模块103中采样元件的采样频率计算所述所述输入信号的全频段的频谱分析结果。
本申请实施例所提供的技术方案，预处理模块，所述预处理模块的输入端与信号接收端相连，用于对输入信号进行预处理；频段分割模块，所述频段分割模块的输入端与所述预处理模块的输出端相连，所述频段分割模块包括至少两个连接单元，用于采用每个连接单元中的滤波器对所述输入信号的信号频段进行分割处理；且，所述至少两个连接单元中包括至少一个特定连接单元，所述特定连接单元中的滤波器的带通范围未在预设频段区间，所述特定连接单元中还设置有本振信号和混频器，以使所述特定连接单元的分割结果平移至预设频段区间；采样模块，所述采样模块的输入端与所述频段分割模块的输出端相连，用于对所述频段分割模块输出的信号频段进行采样处理；计算模块，所述计算模块的输入端与所述采样模块的输出端相连，用于对所述采样模块的采样结果进行合并计算，以得到对所述输入信号的全频段的频谱分析结果。通过所述频谱分析电路结构，解决了现有技术中由于使用多级混频器造成的信号频谱分析结果不够可靠以及由于使用以及采样元件ADC造成的受测信号频带宽度受限的问题，通过利用不同频段的滤波器对输入信号进行频段分割，并且只对未在预设频段范围内的滤波器所在的电路支路上设置混频器进行频段平移，可以减少混频器产生的谐波干扰，提高了对输入信号频段分割的可靠性和简便性，同时通过多个采样元件组合的方式对分割后的信号段进行采样，可以拓宽对信号频段的采样范围，进而增大了对信号的频谱分析带宽。
在一实施例中，图2是本申请实施例提供的采样模块电路示意图。如图2所示，具体包括如下：
所述采样模块103包括第一放大器OP1、第二放大器OP2、开关矩阵input MUX、第一ADC采样元件ADC1以及第二ADC采样元件ADC2；所述第一放大器OP1输出端以及所述第二放大器OP2输出端与所述所述开关矩阵input MUX输入端的两个端口分别相连，所述第一ADC采样元件ADC1输入端以及所述第二ADC采样元件ADC2输入端与所述开关矩阵input MUX输出端的两个端口分别相连；且，所述第一ADC采样元件ADC1与所述第二ADC采样元件ADC2同频，且相位可调。
在本方案中，所述采样模块103包括第一放大器OP1、第二放大器OP2、开关矩阵input MUX、第一ADC采样元件ADC1以及第二ADC采样元件ADC2。通过所述第一放大器OP1输出端以及所述第二放大器OP2输出端与所述所述开关矩阵input MUX输入端的两个端口分别相连，将所述视频分割模块102对所述输入信号的频段分割结果传输至所述开关矩阵input MUX，并通过所述开关矩阵input MUX内部设置的不同连接通路将所述输入信号的频段分割结果传输至不同的采样元件。所述第一ADC采样元件ADC1输入端以及所述第二ADC采样元件ADC2输入端与所述开关矩阵input MUX输出端的两个端口分别相连，用于接收并对所述输入信号的频段分割结果进行采样。同时所述第一ADC采样元件ADC1与所述第二ADC采样元件ADC2频率相同，且相位可调。通过对所述第一ADC采样元件ADC1与所述第二ADC采样元件ADC2设置不同的相位差可以拓宽对所述输入信号采样频段的采样范围。
本申请实施例所提供的技术方案，通过开关矩阵控制多个频率相同且相位可调的采样元件ADC对分割后的频段进行采样，可以拓宽信号频段的采样范围，进而拓宽了频谱分析带宽。
在一实施例中，图3是本申请实施例提供的频谱分析电路示意图。如图3所示，具体包括如下：
所述频段分割模块102的第一连接单元1021接通时，与所述采样模块103的第一放大器OP1输入端连接，用于截取所述输入信号的第一频段，所述第一连接单元1021包括第一滤波器FLT1；其中，所述第一滤波器FLT1的第一频段为；
所述开关矩阵input MUX将所述第一放大器OP1输出端同时连接至所述第一ADC采样元件ADC1输入端以及所述第二ADC采样元件ADC2输入端，并且所述第一ADC采样元件ADC1与所述第二ADC采样元件ADC2的相位差为180度，用于对所述输入信号的第一频段进行采样处理；
所述计算模块104第一输入端同时与所述第一ADC采样元件ADC1输出端以及所述第二ADC采样元件ADC2输出端连接，用于对所述输入信号第一频段的采样处理结果进行计算，以得到所述第一频段频谱；其中，对所述输入信号第一频段频谱利用计算。
在本方案中，所述频段分割模块102的第一连接单元1021接通时，所述预处理模块101的输出端与所述所述第一连接单元1021的输入端连接，所述第一连接单元1021的输出端通过balun X1与所述采样模块103的第一放大器OP1输入端连接；其中，balun X1为单端信号转差分信号的转换元件。所述第一连接单元1021包括第一滤波器FLT1，且所述第一滤波器FLT1的第一频段设置为；其中，Fs为所述采样模块103中采样元件ADC1以及采样原件ADC2的频率，/>为所述第一频段的中心频率，BW所述第一频段带宽的一半，且，k为/>范围内的某一常数。通过所述第一滤波器FLT1对所述输入信号的第一频段进行截取。
在本方案中，所述开关矩阵input MUX将所述第一放大器OP1输出端同时连接至所述第一ADC采样元件ADC1输入端以及所述第二ADC采样元件ADC2输入端，通过设置所述第一ADC采样元件ADC1与所述第二ADC采样元件ADC2的相位差为180度对所述输入信号的第一频段进行组合采样处理，达到采样率为单独一个ADC采样元件进行采样时采样率的二倍，拓宽了采样频段范围。
在本方案中，所述计算模块104的第一输入端同时与所述第一ADC采样元件ADC1输出端以及所述第二ADC采样元件ADC2输出端连接，由于所述输入信号的第一频段处于所述采样模块103中所述第一ADC采样元件ADC1与所述第二ADC采样元件ADC2的组合采样段中的第一奈奎斯特采样区间，因此可以直接利用对所述输入信号的第一频段的采样处理结果进行计算，以得到所述第一频段频谱。
本申请实施例所提供的技术方案，通过在频谱分析电路结构中设置固定频率的滤波器，可以在无需混频器的情况下对输入信号进行固定频段的分割，提高了频段分割的可靠性，同时通过将多个采样元件ADC的相位差设置为180度，可以增大采样率进而拓宽了频谱分析带宽。
在一实施例中，图4是本申请实施例提供的频谱分析电路示意图。如图4所示，具体包括如下：
所述频段分割模块102的第二连接单元1022接通时，通过功分器PD分成第一通路10221和第二通路10222；所述第一通路10221与所述采样模块103的第一放大器OP1输入端连接，所述开关矩阵input MUX将所述第一放大器OP1输出端连接至所述第一ADC采样元件ADC1输入端，所述第二通路10222与所述采样模块103的第二放大器OP2输入端连接，所述开关矩阵input MUX将所述第二放大器OP2输出端连接至所述第二ADC采样元件ADC2输入端；
所述第一通路10221包括第二滤波器FLT2和第三滤波器FLT3，接入第二滤波器FLT2时得到第二频段为；
所述第二通路10222包括第四滤波器FLT4和第五滤波器FLT5，且所述第四滤波器FLT4和第五滤波器FLT5同时接入，所述第四滤波器FLT4的第四频段为；所述第四滤波器FLT4输出端接有所述混频器M输入端，所述混频器M接入所述本振信号LO；所述混频器M输出端连接所述第五滤波器FLT5输入端，所述第五滤波器FLT5的第五频段为；
所述计算模块104第二输入端以及第三输入端分别与所述第一ADC采样元件ADC1输出端以及所述第二ADC采样元件ADC2输出端连接，用于分别对所述输入信号第二频段以及第五频段的采样处理结果进行计算，以得到所述第二频段与所述第五频段的合并频谱；其中，对所述所述输入信号第二频段频谱利用计算，对所述所述输入信号第五频段频谱利用/>计算，并对所述输入信号第二频段频谱以及所述所述输入信号第五频段频谱进行并集处理。
在本方案中，所述频段分割模块102的第二连接单元1022接通时，所述频段分割模块102中功分器PD输入端与所述预处理模块101输出端连接，用于将实时输入信号均分成功率相同的两路信号，所述第二连接单元1022中的第一通路10221和第二通路10222输入端与所述功分器PD的输出端连接。所述第一通路10221输出端通过balun X1与所述采样模块103的第一放大器OP1输入端连接，所述开关矩阵input MUX将所述第一放大器OP1输出端连接至所述第一ADC采样元件ADC1输入端，用于对所述第一通路10221的频段分割结果进行采样；所述第二通路10222输出端通过balun X2与所述采样模块103的第二放大器OP2输入端连接，所述开关矩阵input MUX将所述第二放大器OP2输出端连接至所述第二ADC采样元件ADC2输入端，用于对所述第二通路10222的频段分割结果进行采样，且所述第一采样元件ADC1与所述第二采样元件ADC2相位差为0度。
在本方案中，所述第一通路10221包括第二滤波器FLT2和第三滤波器FLT3，在本方案中为接入第二滤波器FLT2时的通路，且所述第二滤波器FLT2的第二频段设置为。其中，/>为所述第二频段的中心频率，/>为所述第二频段带宽的一半，由于此时所述第二频段只利用所述第一采样元件ADC1进行采样，因此所述第二频段带宽的一半为/>。
所述第二通路10222包括第四滤波器FLT4、第五滤波器FLT5、放大器OP5、放大器OP6、混频器M以及本地振荡器LO。所述第四滤波器FLT4输入端通过放大器OP5与所述功分器PD的输出端相连，所述第四滤波器FLT4输出端以及本地振荡器LO输出端分别与混频器M的两个输入端口连接，所述混频器M的输出端通过放大器OP6与所述第五滤波器FLT5的输入端连接。所述第四频段为对所述输入信号进行频段分割的频段，由于所述第四频段为用于补全所述输入信号中跨域奈奎斯特区间的频段部分，因此，需要利用本地振荡器LO以及混频器M将所述第四频段平移至一个完整的奈奎斯特采样区间，得到所述第五频段。所述第四滤波器FLT4的第四频段设置为，所述第五滤波器FLT5的第五频段为。其中，/>为所述第四频段的中心频段，/>为所述第四频段带宽的一半，且/>。
在本方案中，所述计算模块104第二输入端以及第三输入端分别与所述第一ADC采样元件ADC1输出端以及所述第二ADC采样元件ADC2输出端连接，用于分别对所述输入信号第二频段以及第五频段的采样处理结果进行计算，由于所述第二频段处于所述第一采样元件ADC1的第二奈奎斯特区间，因此，所述第二频段频谱利用计算；由于所述第五频段利用本地振荡器LO以及混频器M进行了频段平移，因此所述第五频段频谱利用/>计算。进而根据所述第二频段频谱以及所述第五频段频谱进行并集处理。
本申请实施例所提供的技术方案，通过设置频率不同的两条通路，并只在其中一条通路中设置本地振荡器以及混频器，可以在减少使用混频器的前提下达到对跨域频段进行平移的目的，提高了对频段分割的可靠性，进而提升了对输入信号频谱分析的准确性。
在一实施例中，图5是本申请实施例提供的频谱分析电路示意图。如图5所示，具体包括如下：
所述频段分割模块102的第三连接单元1023接通时，通过功分器PD分成第一通路10231和第二通路10232；所述第一通路10231与所述采样模块103的第一放大器OP1输入端连接，所述开关矩阵input MUX将所述第一放大器OP1输出端连接至所述第一ADC采样元件ADC1输入端，所述第二通路10232与所述采样模块103的第二放大器OP2输入端连接，所述开关矩阵input MUX将所述第二放大器OP2输出端连接至所述第二ADC采样元件ADC2输入端；
所述第一通路10231包括第二滤波器FLT2和第三滤波器FLT3，接入第三滤波器FLT3时得到第三频段为；
所述第二通路10232包括第四滤波器FLT4和第五滤波器FLT5，且所述第四滤波器FLT4和第五滤波器FLT5同时接入，所述第四滤波器FLT4的第四频段为；所述第四滤波器FLT4输出端接有所述混频器M输入端，所述混频器M接入所述本振信号LO；所述混频器M输出端连接所述第五滤波器FLT5输入端，所述第五滤波器FLT5的第五频段为；
所述计算模块104第四输入端以及第三输入端分别与所述第一ADC采样元件ADC1输出端以及所述第二ADC采样元件ADC2输出端连接，用于分别对所述输入信号第三频段以及第五频段的采样处理结果进行计算，以得到所述输入信号第三频段与所述第五频段的合并频谱；其中，对所述所述输入信号第三频段频谱利用计算，对所述所述输入信号第五频段频谱利用/>计算，并对所述输入信号第二频段频谱以及所述所述输入信号第五频段频谱进行并集处理。
在本方案中，所述频段分割模块102的第三连接单元1023与所述第二连接单元1022所包括的元件相同，所述第三连接单元1023接通时，通过功分器PD分成第一通路10231为所述第一通路10221接入第三滤波器FLT3时的通路，所述第三滤波器FLT3的第三频段设置为；所述第二通路10232与所述第二通路10222相同，且所述第二通路10232中的第四滤波器FLT4的第四频段设置为/>，第五滤波器FLT5的第五频段为，通过所述第三滤波器FLT3以及所述第四滤波器FLT4对所述输入信号进行频段分割。所述第一通路10231与所述采样模块103的第一放大器OP1输入端连接，所述开关矩阵input MUX将所述第一放大器OP1输出端连接至所述第一ADC采样元件ADC1输入端，用于对所述输入信号的第三频段进行采样；所述第二通路10232与所述采样模块103的第二放大器OP2输入端连接，所述开关矩阵input MUX将所述第二放大器OP2输出端连接至所述第二ADC采样元件ADC2输入端，用于对所述输入信号的第五频段进行采样，且所述第一采样元件ADC1与所述第二采样元件ADC2相位差为0度。
在本方案中，所述计算模块104第四输入端以及第三输入端分别与所述第一ADC采样元件ADC1输出端以及所述第二ADC采样元件ADC2输出端连接，用于分别对所述输入信号第三频段以及第五频段的采样处理结果进行计算，由于所述第三频段处于所述第一采样元件ADC1的第三奈奎斯特区间，因此，所述第三频段频谱利用计算；由于所述第五频段利用本地振荡器LO以及混频器M进行了频段平移，因此所述第五频段频谱利用/>计算。进而根据所述第三频段频谱以及所述第五频段频谱进行并集处理。
本申请实施例所提供的技术方案，电路结构与图4中的电路结构相同，且电路元件类型相同，只有滤波器频段不同，带来的有益效果与图4中的电路结构带来的有益效果相同，此处不再赘述。
在一实施例中，图6是本申请实施例提供的频谱分析电路示意图。如图6所示，具体包括如下：
所述频段分割模块102的第四连接单元1024接通时，与所述采样模块103的第二放大器OP2输入端连接，用于截取所述输入信号的第六频段，所述第四连接单元1024包括第六滤波器FLT6；其中，所述第六滤波器FLT6的第六频段为；
所述开关矩阵input MUX将所述第二放大器OP2输出端同时连接至所述第一ADC采样元件ADC1输入端以及所述第二ADC采样元件ADC2输入端，并且所述第一ADC采样元件ADC1与所述第二ADC采样元件ADC2的相位差为180度，用于对所述输入信号的第六频段进行采样处理；
所述计算模块104第六输入端同时与所述第一ADC采样元件ADC1输出端以及所述第二ADC采样元件ADC2输出端连接，用于对所述输入信号第六频段的采样处理结果进行计算，得到所述第六频段频谱；其中，对所述输入信号第六频段频谱利用计算。
在本方案中，所述频段分割模块102的第四连接单元1024接通时，所述预处理模块101的输出端与所述所述第四连接单元1024的输入端连接，所述第四连接单元1024的输出端通过balun X2与所述采样模块103的第二放大器OP2输入端连接；其中，balun X2与所述balun X1相似，为单端信号转差分信号的转换元件。所述第四连接单元1024包括第六滤波器FLT6，且所述第六滤波器FLT6的第六频段设置为；其中，Fs为所述采样模块103中采样元件ADC1以及采样原件ADC2的频率，/>为所述第六频段的中心频率，BW所述第一频段带宽的一半，且/>，k为/>范围内的某一常数。通过所述第六滤波器FLT6对所述输入信号的第六频段进行截取。
在本方案中，所述开关矩阵input MUX将所述第二放大器OP2输出端同时连接至所述第一ADC采样元件ADC1输入端以及所述第二ADC采样元件ADC2输入端，通过设置所述第一ADC采样元件ADC1与所述第二ADC采样元件ADC2的相位差为180度对所述输入信号的第六频段进行组合采样处理，达到采样率为单独一个ADC采样元件进行采样时采样率的二倍，拓宽了采样频段范围。
在本方案中，所述计算模块104的第六输入端同时与所述第一ADC采样元件ADC1输出端以及所述第二ADC采样元件ADC2输出端连接，由于所述输入信号的第六频段处于所述采样模块103中所述第一ADC采样元件ADC1与所述第二ADC采样元件ADC2的组合采样段中的第四奈奎斯特采样区间，因此利用对所述输入信号的第一频段的采样处理结果进行计算，以得到所述第六频段频谱。
本申请实施例所提供的技术方案，电路结构与图3中的电路结构相同，且电路元件类型相同，只有滤波器频段不同，带来的有益效果与图3中的电路结构带来的有益效果相同，此处不再赘述。
上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由权利要求的范围决定。
Claims (10)
1.一种频谱分析电路结构，其特征在于，所述电路结构包括：
预处理模块，所述预处理模块的输入端与信号接收端相连，用于对输入信号进行预处理；
频段分割模块，所述频段分割模块的输入端与所述预处理模块的输出端相连，所述频段分割模块包括至少两个连接单元，用于采用每个连接单元中的滤波器对所述输入信号的信号频段进行分割处理；且，所述至少两个连接单元中包括至少一个特定连接单元，用于采用滤波器对所述输入信号进行跨域分割；其中，所述特定连接单元中的滤波器的带通范围未在预设频段区间，所述特定连接单元中还设置有本振信号和混频器，以使所述特定连接单元的分割结果平移至预设频段区间；所述频段分割模块的第一连接单元接通时，与采样模块的第一放大器输入端连接，用于截取所述输入信号的第一频段，所述第一连接单元包括第一滤波器；其中，所述第一滤波器的第一频段为；Fs为所述采样模块的采样频率，/>为所述第一频段的中心频率，BW为所述第一频段带宽的一半；/>，k的取值范围为/>；
采样模块，所述采样模块的输入端与所述频段分割模块的输出端相连，用于对所述频段分割模块输出的信号频段进行采样处理；
计算模块，所述计算模块的输入端与所述采样模块的输出端相连，用于对所述采样模块的采样结果进行合并计算，以得到对所述输入信号的全频段的频谱分析结果。
2.根据权利要求1所述的频谱分析电路结构，其特征在于，所述采样模块包括第一放大器、第二放大器、开关矩阵、第一ADC采样元件以及第二ADC采样元件；所述第一放大器输出端以及所述第二放大器输出端与所述所述开关矩阵输入端的两个端口分别相连，所述第一ADC采样元件输入端以及所述第二ADC采样元件输入端与所述开关矩阵输出端的两个端口分别相连；且，所述第一ADC采样元件与所述第二ADC采样元件同频，且相位可调。
3.根据权利要求2所述的频谱分析电路结构，其特征在于，所述开关矩阵将所述第一放大器输出端同时连接至所述第一ADC采样元件输入端以及所述第二ADC采样元件输入端，并且所述第一ADC采样元件与所述第二ADC采样元件的相位差为180度，用于对所述输入信号的第一频段进行采样处理。
4.根据权利要求2所述的频谱分析电路结构，其特征在于，所述频段分割模块的第二连接单元接通时，通过功分器分成第一通路和第二通路；所述第一通路与所述采样模块的第一放大器输入端连接，所述开关矩阵将所述第一放大器输出端连接至所述第一ADC采样元件输入端，所述第二通路与所述采样模块的第二放大器输入端连接，所述开关矩阵将所述第二放大器输出端连接至所述第二ADC采样元件输入端；
所述第一通路包括第二滤波器和第三滤波器，接入第二滤波器时得到第二频段为；其中，/>为所述第二频段的中心频率，/>为所述第二频段带宽的一半，，k的取值范围为/>；
所述第二通路包括第四滤波器和第五滤波器，且所述第四滤波器和第五滤波器同时接入，所述第四滤波器的第四频段为；所述第四滤波器输出端接有所述混频器输入端，所述混频器接入所述本振信号；所述混频器输出端连接所述第五滤波器输入端，所述第五滤波器的第五频段用于对跨域奈奎斯特采样区间的第四频段做频谱搬移处理，所述第五滤波器将所述第四频段搬移至第一奈奎斯特采样区间的第五频段为/>，其中，/>为所述第四频段的中心频率，/>为所述第四频段带宽的一半，，LO为所述本振信号的频率。
5.根据权利要求2所述的频谱分析电路结构，其特征在于，所述频段分割模块的第三连接单元接通时，通过功分器分成第一通路和第二通路；所述第一通路与所述采样模块的第一放大器输入端连接，所述开关矩阵将所述第一放大器输出端连接至所述第一ADC采样元件输入端，所述第二通路与所述采样模块的第二放大器输入端连接，所述开关矩阵将所述第二放大器输出端连接至所述第二ADC采样元件输入端；
所述第一通路包括第二滤波器和第三滤波器，接入第三滤波器时得到第三频段为；其中，/>为所述第三频段的中心频率，/>为所述第三频段带宽的一半，，k的取值范围为/>；
所述第二通路包括第四滤波器和第五滤波器，且所述第四滤波器和第五滤波器同时接入，所述第四滤波器的第四频段为；所述第四滤波器输出端接有所述混频器输入端，所述混频器接入所述本振信号；所述混频器输出端连接所述第五滤波器输入端，所述第五滤波器的第五频段用于对跨域奈奎斯特采样区间的第四频段做频谱搬移处理，所述第五滤波器将所述第四频段搬移至第一奈奎斯特采样区间的第五频段为/>，其中，/>为所述第四频段的中心频率，/>为所述第四频段带宽的一半，，LO为所述本振信号的频率。
6.根据权利要求2所述的频谱分析电路结构，其特征在于，所述频段分割模块的第四连接单元接通时，与所述采样模块的第二放大器输入端连接，用于截取所述输入信号的第六频段，所述第四连接单元包括第六滤波器；其中，所述第六滤波器的第六频段为，为所述第六频段的中心频率，/>为所述第六频段带宽的一半，/>，k的取值范围为/>；
所述开关矩阵将所述第二放大器输出端同时连接至所述第一ADC采样元件输入端以及所述第二ADC采样元件输入端，并且所述第一ADC采样元件与所述第二ADC采样元件的相位差为180度，用于对所述输入信号的第六频段进行采样处理。
7.根据权利要求3所述的频谱分析电路结构，其特征在于，所述计算模块第一输入端同时与所述第一ADC采样元件输出端以及所述第二ADC采样元件输出端连接，用于对所述输入信号第一频段的采样处理结果进行计算，以得到所述第一频段频谱；其中，对所述输入信号第一频段频谱利用计算。
8.根据权利要求4所述的频谱分析电路结构，其特征在于，所述计算模块第二输入端以及第三输入端分别与所述第一ADC采样元件输出端以及所述第二ADC采样元件输出端连接，用于分别对所述输入信号第二频段以及第五频段的采样处理结果进行计算，以得到所述第二频段与所述第五频段的合并频谱；其中，对所述所述输入信号第二频段频谱利用计算，对所述所述输入信号第五频段频谱利用/>计算，并对所述输入信号第二频段频谱以及所述所述输入信号第五频段频谱进行并集处理；其中，Fs为所述采样模块的采样频率，LO为所述本振信号的频率。
9.根据权利要求5所述的频谱分析电路结构，其特征在于，所述计算模块第四输入端以及第三输入端分别与所述第一ADC采样元件输出端以及所述第二ADC采样元件输出端连接，用于分别对所述输入信号第三频段以及第五频段的采样处理结果进行计算，以得到所述输入信号第三频段与所述第五频段的合并频谱；其中，对所述所述输入信号第三频段频谱利用计算，对所述所述输入信号第五频段频谱利用/>计算，并对所述输入信号第二频段频谱以及所述所述输入信号第五频段频谱进行并集处理；其中，Fs为所述采样模块的采样频率，LO为所述本振信号的频率。
10.根据权利要求6所述的频谱分析电路结构，其特征在于，所述计算模块第五输入端同时与所述第一ADC采样元件输出端以及所述第二ADC采样元件输出端连接，用于对所述输入信号第六频段的采样处理结果进行计算，得到所述第六频段频谱；其中，对所述输入信号第六频段频谱利用计算；其中，Fs为所述采样模块的采样频率。
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