CN116930613A - 能够扩大带宽的处理方法、装置、用户终端及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请属于频谱分析仪技术领域，尤其涉及一种能够扩大带宽的处理方法、装置、用户终端及存储介质，包括：分别对第一原始信号、第二原始信号进行降低中频数据速率及滤波处理，生成第一处理信号及第二处理信号；分别对第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理生成第一截取信号及第二截取信号；确定FFT长度参数及非0时域样本参数，并根据FFT长度参数与非0时域样本参数的差值，生成补零参数；利用补零参数，对第一截取信号、第二截取信号进行补零操作，生成第一重组信号及第二重组信号；本处理方法采用加窗处理后进行补零操作，进而拓宽RBW的取值范围，即能够实现任意RBW功能，且不增加硬件成本。
Description
技术领域
本申请涉及频谱分析仪技术领域，特别涉及一种能够扩大带宽的处理方法、装置、用户终端及存储介质。
背景技术
频谱分析仪主要功能是在频域里显示输入信号的频率及幅度信息。在使用频谱分析仪时，分辨率带宽(简称RBW)是需要经常设置的重要参数之一，RBW是指中频数据处理链路中的滤波器带宽，即中频滤波器带宽，它决定了通过的信号及带宽噪声的功率，因此RBW对频谱测试至关重要。
在相关技术中，频谱分析仪FFT模式下的RBW的挡位一般是“1-3-10”或者“1-2-5-10”，该RBW挡位能够满足常规频谱测量的需求。但是，当需要测试信号的RBW参数不在频谱分析仪的挡位范围中时，就不能对信号进行特定RBW的测试，如此，具有一定局限性，使用不方便。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
申请内容
鉴于以上技术问题中的至少一项，本申请提供一种一种能够扩大带宽的处理方法、装置、用户终端及存储介质，解决了在相关技术中，RBW具有一定局限性，难以满足对信号测试的技术问题。
本申请实施例的第一方面，提供一种能够扩大带宽的处理方法，应用于频谱分析仪中，包括：
获取数字中频信号；
获取余弦信号及正弦信号并分别与数字中频信号相乘，生成第一原始信号及第二原始信号；
分别对第一原始信号、第二原始信号进行降低中频数据速率及滤波处理，生成第一处理信号及第二处理信号；
分别对第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理生成第一截取信号及第二截取信号；
确定FFT长度参数及非0时域样本参数，并根据FFT长度参数与非0时域样本参数的差值，生成补零参数；
利用补零参数，对第一截取信号、第二截取信号进行补零操作，生成第一重组信号及第二重组信号；
对第一重组信号、第二重组信号进行FFT计算，获得信号信息参数；
利用信号信息参数生成频谱数据。
本申请具有如下技术效果：本处理方法采用加窗处理后进行补零操作，进而拓宽RBW的取值范围，即能够实现任意RBW功能，且不增加硬件成本。
在一些可能的实现方式中，余弦信号、正弦信号的载波频率与数字中频信号的载波频率相同。
在一些可能的实现方式中，分别对第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理，包括：
采用多个窗函数中的一个对第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理。
在一些可能的实现方式中，窗函数包括矩形窗、汉宁窗、平顶窗、凯塞窗、布莱克曼窗及高斯窗。
在一些可能的实现方式中，利用补零参数，对第一截取信号、第二截取信号进行补零操作，包括：
利用补零参数，生成补零信号段；
根据补零信号段、第一截取信号，生成第一重组信号；
根据补零信号段、第二截取信号，生成第二重组信号。
在一些可能的实现方式中，补零信号段被配置为连续或间断。
在一些可能的实现方式中，非0时域样本参数被配置为数值可调节。
本申请实施例的第二方面，提供一种能够扩大带宽的处理装置，包括：
获取模块，用于获取数字中频信号；
下变频模块，用于获取余弦信号及正弦信号并分别与数字中频信号相乘，生成第一原始信号及第二原始信号；
滤波模块，用于分别对第一原始信号、第二原始信号进行降低中频数据速率及滤波处理，生成第一处理信号及第二处理信号；
加窗处理模块，用于分别对第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理生成第一截取信号及第二截取信号；
数据确定模块，用于确定FFT长度参数及非0时域样本参数，并根据FFT长度参数与非0时域样本参数的差值，生成补零参数；
数据补零模块，用于利用补零参数，对第一截取信号、第二截取信号进行补零操作，生成第一重组信号及第二重组信号；
FFT计算模块，用于对第一重组信号、第二重组信号进行FFT计算，获得信号信息参数；
输出模块，用于利用信号信息参数生成频谱数据。
本申请实施例的第三方面，提供一种用户终端，包括处理器及存储器，存储器储存有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现本申请实施例的第一方面的处理方法的步骤。
本申请实施例的第四方面，提供一种存储介质，其储存有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例的第一方面的处理方法的步骤。
下面结合附图与实施例，对本申请进一步说明。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例所示的处理方法的流程图；
图2是本申请实施例所示的处理装置的结构图；
图3是本申请实施例所示的用户终端的结构图；
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在相关技术中，频谱分析仪FFT模式下的RBW的挡位一般是“1-3-10”或者“1-2-5-10”，该RBW挡位能够满足常规频谱测量的需求。但是，当需要测试信号的RBW参数不在频谱分析仪的挡位范围中时，就不能对信号进行特定RBW的测试，如此，具有一定局限性，使用不方便。本处理方法采用加窗处理后进行补零操作，进而拓宽RBW的取值范围，即能够实现任意RBW功能，且不增加硬件成本。
本申请实施例的第一方面，参阅图1，提供一种能够扩大带宽的处理方法，应用于频谱分析仪中，包括步骤100至步骤800。
步骤100：获取数字中频信号；
步骤200：获取余弦信号及正弦信号并分别与数字中频信号相乘，生成第一原始信号及第二原始信号；
步骤300：分别对第一原始信号、第二原始信号进行降低中频数据速率及滤波处理，生成第一处理信号及第二处理信号；
步骤400：分别对第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理生成第一截取信号及第二截取信号；
步骤500：确定FFT长度参数及非0时域样本参数，并根据FFT长度参数与非0时域样本参数的差值，生成补零参数；
在步骤500中，FFT长度参数表征为FFT点数，一般要求为2的整数幂，例如，2个、4个、8个、16个、32个、64个、128个等。非0时域样本参数N为用户配置。
根据补零公式可知：
其中，RBW为带宽，k为窗函数系数，该窗函数系数为对应窗函数的固定参数值，Fs为数据采样率，该数据采样率为中频滤波器带宽的固定参数值，N为非0时域样本参数。
当在同一中频滤波器带宽、同一FFT长度条件下，想要扩大RBW的范围，即调整非0时域样本参数即可。
举例说明，假设窗函数选择的是凯撒窗，其k值大约是2.23，数据采样率Fs为5.74MHz；FFT长度为128，非0时域样本参数N、补零个数、RBW值如表1所示：
表1
因此，在补零处理下，RBW的值因补零长度的变化而变化，使RBW的取值范围更大，进而实现任意RBW功能。
步骤600：利用补零参数，对第一截取信号、第二截取信号进行补零操作，生成第一重组信号及第二重组信号；
步骤700：对第一重组信号、第二重组信号进行FFT计算，获得信号信息参数；
在步骤700中，信号信息参数包括频率、幅度及相位信息。
步骤800：利用信号信息参数生成频谱数据。
在一些可能的实现方式中，余弦信号、正弦信号的载波频率与数字中频信号的载波频率相同。
在一些可能的实现方式中，分别对第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理，包括：
采用多个窗函数中的一个对第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理。
具体地，窗函数包括矩形窗、汉宁窗、平顶窗、凯塞窗、布莱克曼窗及高斯窗。
在一些可能的实现方式中，利用补零参数，对第一截取信号、第二截取信号进行补零操作，包括：
利用补零参数，生成补零信号段；
根据补零信号段、第一截取信号，生成第一重组信号；
根据补零信号段、第二截取信号，生成第二重组信号。
补零信号段被配置为连续或间断。
在本申请实施例中，补零信号段可以连接在第一截取信号的前端，也可以连接在第一截取信号的后端，亦或者可以分别连接在第一截取信号的前端及后端。同理，补零信号段可以连接在第二截取信号的前端，也可以连接在第二截取信号的后端，亦或者可以分别连接在第二截取信号的前端及后端。
在一些可能的实现方式中，非0时域样本参数被配置为数值可调节。
本申请实施例的第二方面，参阅图2，提供一种能够扩大带宽的处理装置，包括：
获取模块100，用于获取数字中频信号；
下变频模块200，用于获取余弦信号及正弦信号并分别与数字中频信号相乘，生成第一原始信号及第二原始信号；
滤波模块300，用于分别对第一原始信号、第二原始信号进行降低中频数据速率及滤波处理，生成第一处理信号及第二处理信号；
加窗处理模块400，用于分别对第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理生成第一截取信号及第二截取信号；
数据确定模块500，用于确定FFT长度参数及非0时域样本参数，并根据FFT长度参数与非0时域样本参数的差值，生成补零参数；
数据补零模块600，用于利用补零参数，对第一截取信号、第二截取信号进行补零操作，生成第一重组信号及第二重组信号；
FFT计算模块700，用于对第一重组信号、第二重组信号进行FFT计算，获得信号信息参数；
输出模块800，用于利用信号信息参数生成频谱数据。
本申请实施例的第三方面，提供一种用户终端，包括处理器及存储器，存储器储存有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现本申请实施例的第一方面的处理方法的步骤。
本申请第三个方面的实施例的用户终端，可以参照根据本申请第一方面实施例具体描述的内容实现，并具有与根据本申请第一方面实施例的处理方法具有类似的有益效果，在此不再赘述。
用户终端10可作为通用计算设备的形式实现。用户终端10的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元11，系统存储器12，连接不同系统组件(包括系统存储器12和处理单元11)的总线13。
总线13表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(IndustryStandardArchitecture；以下简称：ISA)总线，微通道体系结构(Micro ChannelArchitecture；以下简称：MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VideoElectronics StandardsAssociation；以下简称：VESA)局域总线以及外围组件互连(Peripheral ComponentInterconnection；以下简称：PCI)总线。
用户终端10典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被用户终端10访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
存储器12可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(Random Access Memory；以下简称：RAM)14和/或高速缓存15存储器。用户终端10可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性的计算机可读存储介质。仅作为举例，存储系统16可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图中未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如：光盘只读存储器(Compact Disc ReadOnlyMemory；以下简称：CD-ROM)、数字多功能只读光盘(Digital Video Disc ReadOnlyMemory；以下简称：DVD-ROM)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线13相连。存储器可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本公开各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块17的程序/实用工具18，可以存储在例如存储器中，这样的程序模块17包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块17以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块17通常执行本公开所描述的实施例中的功能和/或方法。
用户终端10也可以与一个或多个外部设备19(例如键盘、指向设备、显示器20等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器能与一个或多个其它用户终端10进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口21进行。并且，用户终端10还可以通过网络适配器22与一个或者多个网络(例如局域网(Local Area Network；以下简称：LAN)，广域网(Wide Area Network；以下简称：WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器22通过总线13与用户终端10的其它模块通信。要说明的是，尽管图中未示出，可以结合用户终端10使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元11、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统16等。
处理单元11通过运行存储在系统存储器12中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现前述实施例中提及的方法。
本申请实施例的用户终端10可以是服务器，也可以有限算力的终端设备。
本申请实施例的第四方面，提供一种存储介质，其储存有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例的第一方面的处理方法的步骤。
一般来说，用于实现本发明方法的计算机指令的可以采用一个或多个计算机可读的存储介质的任意组合来承载。非临时性计算机可读存储介质可以包括任何计算机可读介质，除了临时性地传播中的信号本身。
计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM14)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言，特别是可以使用适于神经网络计算的Python语言和基于TensorFlow、PyTorch等平台框架。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
应理解，在本申请的各种实施例中，可以理解的是，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。此外，在一些可能的实现方式中，上述实施例中的各步骤可以根据实际情况选择性执行，可以部分执行，也可以全部执行，此处不做限定。本申请的任意实施例的任意特征的全部或部分在不矛盾的前提下，可以自由地、任何地组合。组合后的技术方案也在本申请的范围之内。
还应理解，在本申请实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例方案的目的。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围内。
Claims (10)
1.一种能够扩大带宽的处理方法，应用于频谱分析仪中，其特征在于，包括：
获取数字中频信号；
获取余弦信号及正弦信号并分别与所述数字中频信号相乘，生成第一原始信号及第二原始信号；
分别对所述第一原始信号、第二原始信号进行降低中频数据速率及滤波处理，生成第一处理信号及第二处理信号；
分别对第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理生成第一截取信号及第二截取信号；
确定FFT长度参数及非0时域样本参数，并根据所述FFT长度参数与非0时域样本参数的差值，生成补零参数；
利用所述补零参数，对所述第一截取信号、第二截取信号进行补零操作，生成第一重组信号及第二重组信号；
对第一重组信号、第二重组信号进行FFT计算，获得信号信息参数；
利用所述信号信息参数生成频谱数据。
2.根据权利要求1所述的能够扩大带宽的处理方法，其特征在于，所述余弦信号、正弦信号的载波频率与所述数字中频信号的载波频率相同。
3.根据权利要求1所述的能够扩大带宽的处理方法，其特征在于，所述分别对第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理，包括：
采用多个窗函数中的一个对所述第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理。
4.根据权利要求3所述的能够扩大带宽的处理方法，其特征在于，所述窗函数包括矩形窗、汉宁窗、平顶窗、凯塞窗、布莱克曼窗及高斯窗。
5.根据权利要求1所述的能够扩大带宽的处理方法，其特征在于，所述利用所述补零参数，对所述第一截取信号、第二截取信号进行补零操作，包括：
利用所述补零参数，生成补零信号段；
根据所述补零信号段、第一截取信号，生成所述第一重组信号；
根据所述补零信号段、第二截取信号，生成所述第二重组信号。
6.根据权利要求5所述的能够扩大带宽的处理方法，其特征在于，所述补零信号段被配置为连续或间断。
7.根据权利要求1所述的能够扩大带宽的处理方法，其特征在于，所述非0时域样本参数被配置为数值可调节。
8.一种能够扩大带宽的处理装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取数字中频信号；
下变频模块，用于获取余弦信号及正弦信号并分别与所述数字中频信号相乘，生成第一原始信号及第二原始信号；
滤波模块，用于分别对所述第一原始信号、第二原始信号进行降低中频数据速率及滤波处理，生成第一处理信号及第二处理信号；
加窗处理模块，用于分别对第一处理信号、第二处理信号进行加窗处理生成第一截取信号及第二截取信号；
数据确定模块，用于确定FFT长度参数及非0时域样本参数，并根据所述FFT长度参数与非0时域样本参数的差值，生成补零参数；
数据补零模块，用于利用所述补零参数，对所述第一截取信号、第二截取信号进行补零操作，生成第一重组信号及第二重组信号；
FFT计算模块，用于对第一重组信号、第二重组信号进行FFT计算，获得信号信息参数；
输出模块，用于利用所述信号信息参数生成频谱数据。
9.一种用户终端，包括处理器及存储器，所述存储器储存有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权1至权7任一所述的处理方法的步骤。
10.一种存储介质，其储存有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权1至权7任一所述的处理方法的步骤。
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2023
- 2023-07-14 CN CN202310878730.0A patent/CN116930613A/zh active Pending
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