CN117368571A - 一种实时频谱分析仪及其数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种实时频谱分析仪及其数据处理方法。该实时频谱分析仪包括时域与频域处理模块、具有多个专用存储区域的存储模块和读写控制模块；其中，时域与频域处理模块用于对以预设的捕获时间为单位时间接收待分析的数字信号进行时域和频域的处理，得到同一单位时间内的多种不同类别的波形频谱数据；读写控制模块用于控制不同类别的波形频谱数据按照预设的分类存储规则写入存储模块的多个专用存储区域并被分类存储；在需要显示时，读写控制模块能够控制读取被分类存储的同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，使得被读取出的波形频谱数据被作为数据源来实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示。

Description

一种实时频谱分析仪及其数据处理方法

技术领域

本申请涉及频谱分析技术领域，具体涉及一种实时频谱分析仪及其数据处理方法。

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。实时频谱仪够触发射频信号，把信号无缝地捕获到内存中，并能在时域以及频域中分析信号，旨在解决瞬时动态射频信号有关的测量挑战。

现有的实时频谱分析仪通常是利用现场可编程门阵列（下称：FPGA）捕获经过模数转换器转换后的数字信号，在FPGA内部对一段时间内的捕获到的数据进行时域以及频域运算，并将各种运算结果分门别类存储在FPGA所挂载的DDR存储器中。当用户从预设的波形组合方式中选择其中一种后，FPGA再从对应的DDR存储器中读出波形数据，经过一系列颜色映射及幅度处理后显示在屏幕中。

现有的实时频谱分析仪捕获的数据有多种波形数据时，多种波形数据的处理结果存储在多组DDR存储器接口上，无疑是增加了FPGA引脚资源的消耗。多种波形之间在进行组合显示时且在切换显示的波形类型时，往往需要重新发起扫描过程，导致前一次的数据处理被迫中断。

发明内容

本申请为解决现有实时频谱分析仪存在多种波形数据存储需要分别存储在多组DDR存储器接口上，在显示时无法实现以任意的方式进行组合显示，且在切换显示的波形类型时，需要重新发起扫描的技术问题，而提供一种实时频谱分析仪及其数据处理方法。

第一方面，本申请实施例中提供一种实时频谱分析仪，包括：

时域与频域处理模块，用于以预设的捕获时间为单位时间接收待分析的数字信号，对单位时间内的所述数字信号进行时域和频域的处理，得到同一单位时间内的所述数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据；

存储模块，包括多个专用存储区域；

读写控制模块，用于控制所述不同类别的波形频谱数据按照预设的分类存储规则写入所述存储模块的多个所述专用存储区域，使得不同类别的所述波形频谱数据通过多个所述专用存储区域被分类存储；

以及，在需要显示时，所述读写控制模块能够控制读取在所述多个所述专用存储区域内被分类存储的同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，使得被读取出的同一单位时间内的波形频谱数据被作为数据源来实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示。

第二方面，本申请实施例中提供一种实时频谱分析仪的数据处理方法，应用于实时频谱分析仪，所述实时频谱分析仪包括时域与频域处理模块、具有多个专用存储区域的存储模块和读写控制模块；所述数据处理方法包括：

以预设的捕获时间为单位时间接收待分析的数字信号，对单位时间内的所述数字信号进行时域和频域的处理，得到同一单位时间内的所述数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据；

控制所述不同类别的波形频谱数据按照预设的分类存储规则写入所述存储模块的多个所述专用存储区域，使得不同类别的所述波形频谱数据通过多个所述专用存储区域被分类存储；

以及，在需要显示时，所述读写控制模块能够控制读取在所述多个所述专用存储区域内被分类存储的同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，使得被读取出的同一单位时间内的波形频谱数据被作为数据源来实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示。

本申请实施例提供的一种实时频谱分析仪及其数据处理方法，该实时频谱分析仪包括时域与频域处理模块、存储模块和读写控制单元，通过时域与频域处理模块对以预设的捕获时间为单位时间接收待分析的数字信号进行时域和频域的处理，得到同一单位时间内的数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据，再通过读写控制模块将不同类别的波形频谱数据按照预设的分类存储规则写入存储模块的多个专用存储区域进行分类，在需要显示时，能够读取在多个专用存储区域内被分类存储的同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，被读取出的波形频谱数据被作为数据源可以实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示。

相较于现有的实时频谱分析仪，本申请的实时频谱分析仪通过对单个存储模块分区的方式对同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据进行分类存储，使得无需占用多个FPGA的引脚且能对数据进行连续处理。在显示波形时，能够读取出的同一单位时间内的波形频谱数据被作为数据源，来实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，显示波形时无需重新扫描获取单个类别的波形频谱数据，只需要从数据源中选择需要显示的类别，就可以实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示，提高了射频工程师的调试效率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请第一种实施例提供的实时频谱分析仪的结构框图。

图2为本申请实施例提供的捕获时间配置示意图。

图3为本申请第二种实施例提供的实时频谱分析仪的结构框图。

图4为本申请实施例提供的一种数据帧头信息的结构图。

图5为本申请第三种实施例提供的实时频谱分析仪的结构框图。

图6为本申请第四种实施例提供的实时频谱分析仪的结构框图。

图7为本申请一种实施例提供的实时频谱分析仪的数据处理方法的流程图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

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。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）。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

在本申请中，一些实施例中，实时频谱分析仪利用FPGA捕获模数转换器数据，在FPGA内部对一段时间内的捕获到的数据进行时域以及频域运算，并将各种运算结果分门别类存储在FPGA所挂载的高速外部DDR存储器中。当用户从预设的波形组合方式中选择其中一种后，FPGA再从对应的DDR存储器中读出波形数据，经过一系列颜色映射及幅度处理后显示在屏幕中。需要显示多种波形数据时，只能根据预设的组合方式，从DDR存储器获取数据，进行组合显示，不能实现以任意的组合方式显示。并且，在工程师调试的过程中，如希望另外的波形数据显示时，就需要重新发起扫描，才能实现波形类型切换显示，需要等待时间，导致了无法对数据进行连续处理，中断了调试步骤，降低了工作效率。

本申请实施例提供的实时频谱分析仪能够通过一组存储器同时存储单位时间内全部的不同类别的波形数据，减少FPGA引脚的需求，同时在显示波形时，可以连续读取不同类别的波形数据，能够以任意的方式进行组合显示，和/或切换显示。图1为本申请第一种实施例提供的实时频谱分析仪的结构框图。如图1所示，本实施例提供的实时频谱分析仪包括时域与频域处理模块100、读写控制模块200和存储模块300。

其中，时域与频域处理模块100用于以预设的捕获时间为单位时间接收待分析的数字信号，对单位时间内的数字信号进行时域和频域的处理，得到同一单位时间内的数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据。

可以理解的是，预设的捕获时间是时域与频域处理模块100处理接收到的待分析的数字信号的单位处理时间。

一些实施例中，预设的捕获时间是可以配置的，捕获时间的长度大于对待分析的数字信号的采样周期。图2为本申请实施例提供的捕获时间配置示意图。如图2所示，捕获时间可以在实时频谱分析仪每次发起扫描之前进行配置，在两次扫描发起之间，若未进行捕获时间的配置，则可以认为以之前的捕获时间继续进行数据处理，实现了对接收到的待分析的数字信号的连续处理。

一些实施例中，待分析的数字信号经过时域与频域处理模块100得到同一单位时间内的数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据，其中，多种不同类别的波形频谱数据至少包括四个类别，分别为第一类别、第二类别、第三类别和第四类别。

常见的波形数据包括频谱密度数据（density）、频谱密度迹线（density trace）、频谱瀑布图（spectrogram）、功率时间关系图（power versus time，即pvt）以及频谱数据（spectrum），本实施例中的四个类别，具体的可以是，第一类别为频谱密度，第二类别为频谱密度迹线，第三类别为功率时间关系图，第四类别为频谱数据。

本实施例中，存储模块300包括多个专用存储区域，每个专用存储区域用于分类存储时域与频域处理模块100发送的同一单位时间内的数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据。

一些实施例中，存储模块300可以是一个DDR存储器，该DDR存储器被划分为多个存储区域，每个存储区域对应于存储模块300的专用存储区域。存储模块也可以是多个DDR存储器，每个DDR存储器对应于存储模块300的专用存储区域。

本实施例中，读写控制模块200用于控制存储模块300的数据写入和读取。具体的：读写控制模块200能够控制不同类别的波形频谱数据按照预设的分类存储规则写入存储模块的多个专用存储区域，使得不同类别的所述波形频谱数据通过多个专用存储区域被分类存储。

以及，当使用者发起显示请求时，读写控制模块200能够控制读取在多个专用存储区域内且被分类存储的同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，使得被读取出的同一单位时间内的波形频谱数据被作为数据源来实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示。

可以理解的是，时域与频域处理模块100发送的同一单位时间内的数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据需要被存储在存储模块300的多个专用存储区域中，由读写控制模块200控制按照预设的分类存储规则将不同类别的波形频谱数据写入存储模块的多个专用存储区域进行分类存储。

当使用者发起显示请求时，通过读写控制模块200控制从多个专用存储区域内读取同一单位时间内的波形频谱数据上传等待显示。其中，显示请求包括待显示的波形频谱数据的组合形式、是否切换当前显示波形频谱数据以及是否切换当前显示波形频谱数据的组合形式。由于读写控制模块200同时读取到同一单位时间内的波形频谱数据并上传，因此无论显示请求是何种波形频谱数据的组合形式，外接的显示模块均可以加载进行显示，不会干预出波形频谱数据的处理和存储。并且由于数据源包括同一单位时间内全部的波形频谱数据，外接的显示模块也实现了可以根据需要任意对不同类别的波形频谱数据进行组合和/或切换，不受预设的组合形式的限制，也无需重新发起扫描，等待新的处理结果，打断射频分析调试工作。

对应地，一些实施例中，读写控制模块200可以是功能较全面，效能更高的控制模块，也可以是由多个控制子单元构成的，其中控制子单元的数量与存储模块300中的专用存储区域的数量相同且一一对应，每个控制子单元用于控制其对应的专用存储区域的写入和读取。

综上，本申请实施例提供的实时频谱分析仪通过时域与频域处理模块对以预设的捕获时间为单位时间接收待分析的数字信号进行时域和频域的处理，得到同一单位时间内的数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据，再通过读写控制模块将不同类别的波形频谱数据按照预设的分类存储规则写入存储模块的多个专用存储区域进行分类，在需要显示时，能够读取在多个专用存储区域内被分类存储的同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，被读取出的波形频谱数据被作为数据源可以实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示。

相较于现有的实时频谱分析仪，本申请的实时频谱分析仪通过对单个存储模块分区的方式对同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，无需占用多个FPGA的引脚且保证对数据的连续处理。在显示波形时，无需重新扫描，可以实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示，提高了射频工程师的调试效率。

图3为本申请第二种实施例提供的实时频谱分析仪的结构框图。如图3所示，本实施例提供的实时频谱分析仪还包括缓存模块400。其中，缓存模块400包括多个第一缓存单元401，第一缓存单元401的数量与波形频谱数据的类别数相同并且一一对应，每个第一缓存单元401用于接收并缓存其对应类别的波形频谱数据。

需要说明的是，多个第一缓存单元401的配置参数可以相同也可以不相同，例如存储空间、深度和宽度等参数，多个第一缓存单元401的配置参数与其所需要缓存的对应类别的波形频谱数据相关。

可以理解的是，缓存模块400用于接收由时域与频域处理模块100发送的同一单位时间内的数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据，由第一缓存单元401缓存所接收的特定的类别的波形频谱数据。进一步地，读写控制模块200从缓存模块400的多个第一缓存单元401获取不同类别的波形频谱数据，并按照预设的分类存储规则将从缓存模块400获取的不同类别的波形频谱数据写入存储模块300的多个专用存储区域，使得不同类别的波形频谱数据通过多个专用存储区域被分类存储。

一些实施例中，存储模块300包括第一专用存储区域301、第二专用存储区域302、第三专用存储区域303、第四专用存储区域304和第五专用存储区域305，每个专用存储区域用于存储配置好的类别的波形频谱数据。

一些实施例中，读写控制模块200控制不同类别的波形频谱数据按照预设的分类存储规则写入存储模块的多个专用存储区域，使得不同类别的波形频谱数据通过多个专用存储区域被分类存储。

其中，预设的分类存储规则可以为：第一专用存储区域301用于存储以单位时间为间隔且采用乒乓操作方式写入的第一类别和第二类别，即第一专用存储区域301存储以单位时间为间隔且采用乒乓操作方式交替写入的频谱密度和频谱密度迹线数据。第二专用存储区域302用于存储以单位时间为间隔且采用乒乓操作方式交替写入的第一类别和第二类别，与第一专用存储区域301存储的数据相同。

需要说明的是，乒乓操作指的是输入数据流通过“输入数据选择单元”将数据流等时分配到两个数据缓冲单元。在第一个缓冲周期，将输入的数据流缓存到数据缓冲单元1；在第二个缓冲周期，通过“输入数据选择单元”的切换，将输入的数据流缓存到数据缓冲单元2，以此往复。在本申请实施例中，第一专用存储区域301用于存储以单位时间为间隔，在第一个单位时间内将第一类别数据写入第一专用存储区域301进行存储，在第二个单位时间内将第二类别数据写入第一专用存储区域301进行存储。在本实施例中，这样分区的目的是，本申请实施例的实时频谱分析仪具有余辉功能，第一专用存储区域301和第二专用存储区域302存储的第一类别数据是希望能够通过余辉功能显示的，为余辉显示提供数据源。

第四专用存储区域304用于存储第三类别，即第四专用存储区域304存储的是功率时间关系图。第五专用存储区域305用于第四类别，即第五专用存储区域305存储的是频谱数据。

第三专用存储区域303用于存储单位时间内帧头信息，即第三专用存储区域303存储的是单位时间内的数据帧头信息。图4为本申请实施例提供的一种数据帧头信息的结构图。如图4所示，本实施例中，帧头信息包括当前时间已写入存储模块300中的单位时间的数量（帧数），当前时间第三类别在第四专用存储区域304的首地址和当前时间所述第四类别在第五专用存储区域305的首地址。

一些实施例中，第四专用存储区域304和第五专用存储区域305的存储空间大小被配置为可以存储数万个单位时间的第三类别和第四类别的波形频谱数据，相应的第三专用存储区域303被配置为可以存储相同单位时间数量帧头信息。

可以理解的是，以上预设的分类存储规则只是一种形式，关于存储模块300中多个存储区域的具体存储波形频谱数据的类型可以任意设置，只需满足不同类别的波形频谱数据通过多个专用存储区域被分类存储即可。

一些实施例中，在缓存模块400完成对单位时间内不同类别所有的波形频谱数据的缓存后，由读写控制模块200控制不同类别的波形频谱数据以分时复用的方式写入存储模块300的多个专用存储区域中。例如，由读写控制模块200控制首先将第一类别和第二类别的波形频谱数据以单位时间为间隔且采用乒乓操作方式交替写入第一专用存储区域301和第二专用存储区域302，其次控制将第三类别和第四类别的波形频谱数据写入第四专用存储区域304和第五专用存储区域305，最后再控制在每个单位时间结束时将当前时间的帧头信息写入第三专用存储区域303。

目前实时频谱分析仪均支持余辉显示功能，余辉显示功能的常用操作对象是频谱密度（Density数据），作用是可观察信号随时间的变化。一些实施例中，存储模块300还包括第六专用存储区域306，用于存储根据余辉请求所确定的波形频谱数据类别对应的波形频谱数据。

在实时频谱分析仪的余辉功能开启时，读写控制模块200还能够根据余辉请求所确定的波形频谱数据类别对应的波形频谱数据，进一步地再根据所确定的波形频谱数据的类别，从其对应的专用存储区域读取波形频谱数据，写入第六专用存储区域306。

可以理解的是，以余辉请求确定显示第一类别的波形频谱数据为例，在读写控制模块200控制不同类别的波形频谱数据以分时复用的方式写入存储模块300的多个专用存储区域中后，会触发将第一类别的波形频谱数据由第一专用存储区域301或第二专用存储区域302中写入至第六专用存储区域306。

在第一类别的波形频谱数据写入第六专用存储区域306的过程中，由读写控制模块200控制由第一专用存储区域301或第二专用存储区域302读取第一类别的波形频谱数据，再控制第六专用存储区域306写入第一类别的波形频谱数据。

图5为本申请第三种实施例提供的实时频谱分析仪的结构框图。如图5所示，本实施例提供的实时频谱分析仪还包括余辉处理模块500和与其对应的第二缓存单元402。

其中，余辉处理模块500用于在余辉功能开启时，从根据余辉请求所确定的波形频谱数据类别的专用存储区域和第六专用存储区域读取波形频谱数据，并进行逐点融合，将融合后的波形频谱数据重新写入第六专用存储区域306。

在逐点融合过程中，若从根据余辉请求所确定的波形频谱数据类别的专用存储区域读取的波形频谱数据为零时，则保存从第六专用存储区域306读取的波形频谱数据，反之，则保存根据余辉请求所确定的波形频谱数据类别的专用存储区域读取的波形频谱数据。

第二缓存单元402用于接收并缓存融合后的波形频谱数据。

可以理解的是，以余辉请求确定显示第一类别的波形频谱数据为例，在余辉功能开启时，从第一专用存储区域301或第二专用存储区域302读取当前单位时间的第一类别的波形频谱数据，从第六专用存储区域306读取前一单位时间的第一类别的波形频谱数据，将两者进行逐点融合，判定第一专用存储区域301或第二专用存储区域302中的第一类别的波形频谱数据是否为零，若其为零，则保留从第六专用存储区域306读取的第一类别的波形频谱数据，若其不为零，则利用从第一专用存储区域301或第二专用存储区域302中的第一类别的波形频谱数据覆盖第六专用存储区域306读取的第一类别的波形频谱数据，第六专用存储区域306保存的是融合后的第一类别的波形频谱数据。

图6为本申请第四种实施例提供的实时频谱分析仪的结构框图。如图6所示，本实施例提供的实时频谱分析仪，还包括模数转换器（ADC）000、数据重排模块800、颜色映射模块900、数据上传模块1000和显示处理模块1100。

其中，模数转换器000设置在时域与频域处理模块100之前，模数转换器000用于接收待分析的输入模拟信号，并将该模拟信号转换为数字信号发送给时域与频域处理模块100，等待后续处理。

数据重排模块800用于从存储模块300同时读取单位时间内多种不同类别的波形频谱数据，并对波形频谱数据进行重新排列，得到数据重排后的多种类别的波形频谱数据。

在数据重排模块800进行数据重排时，由读写控制模块200控制不同类别的波形频谱数据以分时复用的方式，控制从存储模块300的多个专用存储区域中读取单位时间内不同类别所有的波形频谱数据，写入数据重排模块800。例如，由读写控制模块200控制依次将第六专用存储区域306、第三专用存储区域303、第四专用存储区域304和第五专用存储区域305存储的不同类别的波形频谱数据写入数据重排模块800。

一些实施例中，数据重排模块800存储的数据重排后的多种类别的波形频谱数据还包括第五类别；第五类别的波形频谱数据为频谱瀑布图；第五类别的波形频谱数据是由多个连续单位时间内的第三类别的波形频谱数据生成。

颜色映射模块900用于将数据重排后的多种类别的波形频谱数据进行颜色映射。

数据上传模块1000用于将完成颜色映射后的多种类别的波形频谱数据进上传，在接收到显示处理模块1100发送的显示请求后，上传多种类别的波形频谱数据。

显示处理模块1100用于接收数据上传模块1000上传的多种类别的波形频谱数据，根据显示请求对多种类别的波形频谱数据进行任意形式的组合，或根据显示请求切换需要显示的波形频谱数据的类别。

一些实施例中，上述各个模块均集成在FPGA内实现。

一些实施例中，数据重排模块800、颜色映射模块900、数据上传模块1000和显示处理模块1100所能实现的功能，也可以通过软件的方式实现，即通过软件控制处理器执行以下步骤：

S1、获取存储模块在多个专用存储区域内且被分类存储的同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据；

S2、重新排列所获取的不同类别的波形频谱数据，获得据重排后的多种类别的波形频谱数据；

S3、对重排后的多种类别的波形频谱数据进行颜色映射，并上传；

S4、根据显示请求对多种类别的波形频谱数据进行任意形式的组合，或根据显示请求切换需要显示的波形频谱数据的类别。无论是通过硬件的方式或者软件的方式实现同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据的缓存、映射、显示处理等功能，正是因为每次发起显示请求时，本申请实施例的实时频谱分析仪都会将所有类型的波形频谱数据，进行重排、颜色映射和上传，因此，才能实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示。并且用户在切换显示波形类别时，无需重新发起扫描过程，只需中获取对应的波形类型数据并加以显示即可，不会干预实时频谱分析仪频谱数据写入或读取的处理过程，从而实现对数据的连续处理。

一些实施例中，该实时频谱分析仪还包括用于调整存储模块300写入和读取不同类别的波形频谱数据的处理时钟域的先入先出模块600。

可以理解的是，由于时域与频域处理模块100、缓存模块400、读写控制模块200、和存储模块300以及数据重排模块800进行数据处理的工作时钟是不相同的，因此需要先入先出模块600调整各个模块的工作时钟域。

一些实施例中，先入先入先出模块600包括多个第一先入先出单元601和多个第二先入先出单元602，其中，第一先入先出单元601的数量与第一缓存单元401的数量相同且一一对应，用于切换第一缓存单元401和与其对应的专用存储区域之间的工作时钟域；第二先入先出单元602的数量与第一缓存单元401的数量相同，用于分别调整数据重排模块800从多个专用存储区域的读取不同类别的波形频谱数据的工作时钟域。

一些实施例中，该实时频谱分析仪还包括数据仲裁器700，用于确定存储模块300写入不同类别的波形频谱数据和从存储模块300读取不同类别的波形频谱数据的顺序和/或顺序优先级。数据仲裁器700包括第一数据仲裁器701和第二数据仲裁器702，分别用于设定存储模块300写入数据和从存储模块300读取数据的顺序和/或顺序优先级。

例如，定义将第一类别的波形频谱数据由第一专用存储区域301或第二专用存储区域302中写入至第六专用存储区域306为事件1，定义数据重排模块800从存储模块300同时读取单位时间内多种不同类别的波形频谱数据为事件2，由于写入数据的时间和数据重排模块800接收显示请求的时间不相同的，属于异步关系，所以事件1和事件2是可以同时发生的，但是读写控制模块200不能同时处理两个事件，就需要数据仲裁器700确实两个事件的发生顺序和/或顺序优先级。例如，当事件1和事件2同时发生时，由第一数据冲裁器设定优先处理事件1，事件1可以打断事件2，但事件2不能打断事件1。

申请实施例提供的实时频谱分析仪通过时域与频域处理模块对以预设的捕获时间为单位时间接收待分析的数字信号进行时域和频域的处理，得到同一单位时间内的数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据，再通过读写控制模块将不同类别的波形频谱数据按照预设的分类存储规则写入存储模块的多个专用存储区域进行分类，在需要显示时，能够读取在多个专用存储区域内被分类存储的同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，被读取出的波形频谱数据被作为数据源可以实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示。

本申请实施例还提供了一种实时频谱分析仪的数据处理方法，应用于上述任意实施例的实时频谱分析仪，该实时频谱分析仪至少包括时域与频域处理模块100、具有多个专用存储区域的存储模块300和读写控制模块200。图7为本申请一种实施例提供的实时频谱分析仪的数据处理方法的流程图。如图7所示，实时频谱分析仪的数据处理方法，具体包括以下步骤：

步骤S100、以预设的捕获时间为单位时间接收待分析的数字信号，对单位时间内的数字信号进行时域和频域的处理，得到同一单位时间内的数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据；

步骤S200、控制不同类别的波形频谱数据按照预设的分类存储规则写入存储模块的多个所述专用存储区域，使得不同类别的波形频谱数据通过多个所述专用存储区域被分类存储；

步骤S300、在需要显示时，读取在多个所述专用存储区域内被分类存储的同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，使得被读取出的同一单位时间内的波形频谱数据被作为数据源来实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示。

本申请实施例提供的实时频谱分析仪的数据处理方法，通过时域与频域处理模块对以预设的捕获时间为单位时间接收待分析的数字信号进行时域和频域的处理，得到同一单位时间内的数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据，再通过读写控制模块将不同类别的波形频谱数据按照预设的分类存储规则写入存储模块的多个专用存储区域进行分类，在需要显示时，能够读取在多个专用存储区域内被分类存储的同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，被读取出的波形频谱数据被作为数据源可以实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示。

相较于现有的实时频谱分析仪，本申请的实时频谱分析仪通过对单个存储模块分区的方式对同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，无需占用多个FPGA的引脚且保证对数据的连续处理。在显示波形时，无需重新扫描，可以实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示，提高了射频工程师的调试效率。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，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，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种实时频谱分析仪，其特征在于，包括：

时域与频域处理模块，用于以预设的捕获时间为单位时间接收待分析的数字信号，对单位时间内的所述数字信号进行时域和频域的处理，得到同一单位时间内的所述数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据；

存储模块，包括多个专用存储区域；

读写控制模块，用于控制所述不同类别的波形频谱数据按照预设的分类存储规则写入所述存储模块的多个所述专用存储区域，使得不同类别的所述波形频谱数据通过多个所述专用存储区域被分类存储；

以及，在需要显示时，所述读写控制模块能够控制读取在所述多个所述专用存储区域内被分类存储的同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，使得被读取出的同一单位时间内的波形频谱数据被作为数据源来实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示。

2.根据权利要求1所述的实时频谱分析仪，其特征在于，所述多种不同类别包括第一类别、第二类别、第三类别和第四类别；

所述第一类别为频谱密度，所述第二类别为频谱密度迹线，所述第三类别为功率时间关系图，所述第四类别为频谱数据。

3.根据权利要求2所述的实时频谱分析仪，其特征在于：将所述不同类别的波形频谱数据写入不同的所述专用存储区域时采用分时复用的方式；从所述专用存储区域读取所述不同类别的波形频谱数据是采用分时复用的方式；

所述存储模块包括第一专用存储区域、第二专用存储区域、第三专用存储区域、第四专用存储区域和第五专用存储区域；

所述预设的分类存储规则为：所述第一专用存储区域用于存储以单位时间为间隔且采用乒乓操作方式写入的所述第一类别和第二类别；所述第二专用存储区域用于存储以单位时间为间隔且采用乒乓操作方式交替写入的所述第一类别和第二类别；所述第三专用存储区域用于存储所述单位时间内帧头信息；所述第四专用存储区域用于存储所述第三类别；所述第五专用存储区域用于所述第四类别；

所述帧头信息包括当前时间已写入所述存储模块中的所述单位时间的数量，当前时间所述第三类别在所述第四专用存储区域的首地址和当前时间所述第四类别在所述第五专用存储区域的首地址。

4.根据权利要求3所述的实时频谱分析仪，其特征在于，所述存储模块包括第六专用存储区域；

在余辉功能开启时，所述读写控制模块用于根据余辉请求所确定的所述波形频谱数据类别对应的所述波形频谱数据，根据所确定的所述波形频谱数据的类别，从其对应的所述专用存储区域读取所述波形频谱数据，写入所述第六专用存储区域。

5.根据权利要求4所述的实时频谱分析仪，其特征在于，还包括余辉处理单元和与其对应的第二缓存单元；

所述余辉处理单元用于在余辉功能开启时，从根据余辉请求所确定的所述波形频谱数据类别的专用存储区域和所述第六专用存储区域读取波形频谱数据，并进行逐点融合，将融合后的波形频谱数据重新写入所述第六专用存储区域；

在所述逐点融合过程中，若从所述根据余辉请求所确定的所述波形频谱数据类别的专用存储区域读取的波形频谱数据为零时，则保存从所述第六专用存储区域读取的波形频谱数据，反之，则保存所述根据余辉请求所确定的所述波形频谱数据类别的专用存储区域读取的波形频谱数据；

所述第二缓存单元用于接收并缓存所述融合后的波形频谱数据。

6.根据权利要求4所述的实时频谱分析仪，其特征在于，所述存储模块包括一个DDR存储器，所述DDR存储器被划分为多个存储区域，每个所述存储区域对应于所述专用存储区域；

或者，所述存储模块包括多个DDR存储器，每个所述DDR存储器对应于所述专用存储区域。

7.根据权利要求1所述的实时频谱分析仪，其特征在于，还包括缓存模块；

所述缓存模块包括多个第一缓存单元，所述第一缓存单元的数量与所述波形频谱数据的类别数相同并且一一对应，每个第一缓存单元用于接收并缓存其对应类别的波形频谱数据；

所述读写控制模块从多个所述第一缓存单元分别获取不同类别的波形频谱数据，并按照预设的分类存储规则将从缓存模块获取的不同类别的波形频谱数据写入所述存储模块的多个所述专用存储区域，使得不同类别的所述波形频谱数据通过多个所述专用存储区域被分类存储。

8.根据权利要求2所述的实时频谱分析仪，其特征在于，还包括数据重排模块、颜色映射模块和数据上传模块；

所述数据重排模块用于从所述存储模块同时读取单位时间内所述多种不同类别的波形频谱数据，并对所述波形频谱数据进行重新排列，得到数据重排后的多种类别的所述波形频谱数据；

所述颜色映射模块用于将所述数据重排后的多种类别的所述波形频谱数据进行颜色映射；

所述数据上传模块用于将完成颜色映射后的所述多种类别的所述波形频谱数据进上传至显示处理模块等待显示。

9.根据权利要求8所述的实时频谱分析仪，其特征在于，所述数据重排后的多种类别的所述波形频谱数据还包括第五类别；第五类别的波形频谱数据为频谱瀑布图；

所述第五类别的波形频谱数据是由多个连续所述单位时间内的所述第三类别的波形频谱数据生成。

10.一种实时频谱分析仪的数据处理方法，应用于实时频谱分析仪，所述实时频谱分析仪包括时域与频域处理模块、具有多个专用存储区域的存储模块和读写控制模块；其特征在于，所述数据处理方法包括：

以预设的捕获时间为单位时间接收待分析的数字信号，对单位时间内的所述数字信号进行时域和频域的处理，得到同一单位时间内的所述数字信号所对应的多种不同类别的波形频谱数据；

控制所述不同类别的波形频谱数据按照预设的分类存储规则写入所述存储模块的多个所述专用存储区域，使得不同类别的所述波形频谱数据通过多个所述专用存储区域被分类存储；

以及，在需要显示时，所述读写控制模块能够控制读取在所述多个所述专用存储区域内被分类存储的同一单位时间内的所有不同类别的波形频谱数据，使得被读取出的同一单位时间内的波形频谱数据被作为数据源来实现任意类别的波形频谱数据的组合显示，和/或不同类别或组合的切换显示。