WO2013071810A1 - 一种矢量信号分析仪 - Google Patents

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digital
signal processing
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段滔
雷晓玉
王宏伟
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大唐移动通信设备有限公司
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/0082—Monitoring; Testing using service channels; using auxiliary channels
    • H04B17/0085—Monitoring; Testing using service channels; using auxiliary channels using test signal generators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters

Definitions

  • the present invention relates to communication technologies, and more particularly to a vector signal analyzer.
  • vector signal analyzers for signal analysis generally have a spectrum analysis function and a signal demodulation analysis function.
  • a general vector signal analyzer has only one receiver, only a spectrum analysis function or a signal demodulation analysis function can be performed at the same time.
  • the signal shield that is, the signal demodulation analysis
  • the vector signal analyzer for analysis functions also requires more auxiliary equipment to set up the test environment, which is inconvenient to use and costly.
  • the vector signal analyzer generally includes: an RF/microwave signal processing module 101, an ADC (Analog-to-Digital Converter, an analog-to-digital converter, a converter that converts an analog signal into a digital signal)
  • the digital signal processing module 103 the display module 104, the main control module 105, and the human-machine interaction module 106, wherein: the radio-frequency wave processing module 101 is configured to change the RF/microwave signal to the ADC 102 by several times of down-conversion.
  • Frequency usually the vector signal analyzer's sampleable frequency range is from kHz to GHz;
  • the ADC102 is configured to perform analog-to-digital conversion on the down-converted analog signal.
  • a digital signal processing module 103 configured to analyze and process data output by the ADC 102;
  • the display module 104 is configured to complete the conversion of the data to the graphic curve and display it on the display of the vector signal analyzer;
  • the human-computer interaction module 106 is configured to receive an operation performed by the operator on the instrument through the panel menu, and convert the operations into control commands;
  • the main control module 105 is configured to perform parameter setting and processing control on each functional circuit of the instrument according to the control command, so as to complete the test and data processing required by the operator.
  • the clock and power supply are two essential hardware components in the instrument, mainly providing the clock and power supply of the internal circuit of the instrument.
  • the spectrum measurement function and the signal demodulation analysis function can only switch the operation measurement in a time-sharing manner, and cannot simultaneously measure the display.
  • Embodiments of the present invention provide a vector signal analyzer to implement simultaneous spectrum measurement functions and signal demodulation points. Analysis function.
  • a vector signal analyzer comprising:
  • the RF front-end branching module is configured to divide the received signal into at least two identical signals
  • An analog signal processing module configured to perform RF/microwave processing and analog-to-digital conversion on each signal separately; a digital signal processing module, configured to separately perform spectrum analysis and signal demodulation on each digital signal output by the analog signal processing module analysis.
  • the embodiment of the invention provides a vector signal analyzer, which divides the received signal into at least two channels through the RF front-end branching module, and performs RF/microwave processing and analog-to-digital conversion on each signal, and then processes the digital signal.
  • the module separately performs spectrum analysis or signal demodulation analysis on each signal, thereby implementing the spectrum measurement function and the signal demodulation analysis function at the same time. Since one signal is divided into at least two identical signals, instead of analyzing the separately collected multiple signals, and within the same meter, each module uses the same clock source, and therefore, each analysis result Synchronization is better, making it easier for operators to compare analysis.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a vector signal analyzer in the prior art
  • FIG. 2 is a schematic structural diagram of a vector signal analyzer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of a preferred vector signal analyzer according to an embodiment of the present invention.
  • the embodiment of the invention provides a vector signal analyzer, which divides the received signal into at least two channels through the RF front-end branching module, and performs RF/microwave processing and analog-to-digital conversion on each signal, and then processes the digital signal.
  • the module separately performs spectrum analysis or signal demodulation analysis on each signal, thereby realizing simultaneous spectrum measurement function and signal demodulation analysis function.
  • the vector signal analyzer provided by the embodiment of the present invention includes:
  • the RF front-end branching module 201 is configured to divide the received signal into at least two identical signals
  • the analog signal processing module 202 is configured to perform RF/microwave processing and analog-to-digital conversion on each of the signals
  • the digital signal processing module 203 is configured to separately perform spectrum analysis and signal solution on each digital signal output by the analog signal processing module 202. Tune analysis.
  • the received signal is divided into at least two identical signals, and the divided signals are separately subjected to spectrum analysis or signal demodulation analysis, thereby implementing a vector signal analyzer to simultaneously perform spectrum measurement functions and Signal demodulation analysis function.
  • one signal is divided into at least two identical signals, instead of analyzing the separately collected multiple signals, and in the same instrument, each module uses the same clock source, therefore, each analysis The results are more synchronic and easier for the operator to compare.
  • the RF front-end branching module 201 includes: An attenuator 2011 for implementing attenuation of the input signal;
  • the power splitter 2012 is used to split the attenuated signal and output at least two identical signals.
  • the attenuator 2011 can use a programmable variable attenuator to adjust the attenuation value according to the actual level of the received signal, and perform appropriate attenuation.
  • the process of adjusting the attenuation value can be manually performed by the operator, or It is automatically adjusted by the vector signal analyzer according to the level of the signal.
  • the RF front-end branching module 201 specifically includes:
  • Attenuator 2011 for attenuating the input signal
  • the low noise amplifier 2013 is disposed between the attenuator 2011 and the power splitter 2012 for amplifying the attenuated signal; at this time, the power splitter 2012 is used to attenuate the attenuator 2011 and be amplified by the low noise amplifier 2013.
  • the signal is shunted and at least two identical signals are output.
  • two sets of single-pole double-throw switches can be used to select whether to amplify the received signal.
  • the attenuator 2011 passes through a single-pole double The throw switch connects two branches, one branch is provided with a low noise amplifier 2013, and the other branch has no amplification device. After the attenuation of the signal through the attenuator 2011, according to the level of the signal, the signal can be selected to have The branch of the low noise amplifier 2013 passes either through the branch without the low noise amplifier 2013.
  • the control of the two sets of single-pole double-throw switches can be performed by the operator or automatically by the vector signal analyzer.
  • the analog signal processing module 202 specifically includes:
  • the signal output by the processing module 2021 is subjected to analog to digital conversion.
  • the number of RF/microwave signal processing sub-modules 2021 and ADC sub-modules 2022 in the analog signal processing module 202 should be no less than the number of signals split by the power splitter 2012.
  • the vector signal analyzer further includes:
  • the control module 204 is configured to perform parameter setting and processing control on the digital signal processing module 203 and the analog signal processing module 202 according to the received control command.
  • the vector signal analyzer further includes: a human-machine interaction module 205, configured to receive an operation performed by the operator through the panel menu, and convert the operation into a control command to transmit Control module 204.
  • a human-machine interaction module 205 configured to receive an operation performed by the operator through the panel menu, and convert the operation into a control command to transmit Control module 204.
  • the vector signal analyzer further includes:
  • the display module 206 is configured to complete the data to the graphic curve according to the analysis result of the digital signal processing module 203. Convert and display it on the display.
  • the curve corresponding to each analysis result can be simultaneously displayed on the display screen, thereby facilitating the operator.
  • the display module 206 is specifically used to:
  • the conversion of the data to the graphic curve is completed, and simultaneously displayed on the display screen.
  • the display can be a computer display or other display device that can be connected to a vector signal analyzer.
  • the signal of the set frequency is demodulated and analyzed in the received signal, and spectrum analysis is performed on other important frequency bands in the signal, so that it can be separated.
  • the signal of one channel is subjected to demodulation analysis of the set frequency, and the spectrum analysis of the radio frequency band is performed on other signals.
  • the digital signal processing module 203 is specifically configured to:
  • One of the digital signals output by the analog signal processing module 202 is subjected to signal demodulation analysis, and the other digital signals output by the analog signal processing module 202 are subjected to spectrum analysis.
  • the analyzed frequency band can be adjusted during spectrum analysis, in actual use, only two signals can be separated, one of the signals can be demodulated and analyzed, and the other signal can be analyzed by spectrum.
  • Demodulation analysis is usually performed on a fixed frequency that is set, and the fixed frequency is changed less.
  • spectrum analysis it is performed on a certain frequency band, and the operator can change the frequency spectrum of the spectrum analysis at any time.
  • the analysis results of the corresponding frequency bands that is, when the analog signal processing module 202 performs signal conversion of the spectrum analysis function, the analyzed frequency band can be arbitrarily designated, and when the analog signal processing module 202 performs signal conversion of the signal demodulation analysis function, the signal demodulation analysis is usually a fixed frequency. Therefore, through the two signals, the analog signal processing module and the digital signal processing module of the receiver with two channels can realize simultaneous signal demodulation analysis and spectrum analysis.
  • each microwave/RF processing module performs gain control on the input of the same signal according to the corresponding frequency or frequency band.
  • the analog IF signals output to the ADC are usually different, and the respective ADCs are After the analog-to-digital conversion, the digital signal of the corresponding frequency or frequency band is output, and then the digital signal processing module performs corresponding signal demodulation analysis or spectrum analysis.
  • the embodiment of the invention provides a vector signal analyzer, which divides the received signal into at least two channels through the RF front-end branching module, and performs RF/microwave processing and analog-to-digital conversion on each signal, and then processes the digital signal.
  • the module separately performs spectrum analysis or signal demodulation analysis on each signal, thereby implementing the spectrum measurement function and the signal demodulation analysis function at the same time.

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Abstract

本申请公开了一种矢量信号分析仪，涉及通信技术，该矢量信号分析仪中包括：射频前端分路模块，用于将接收到的信号分为至少两路相同的信号；模拟信号处理模块，用于分别对每一路信号进行射频/微波处理以及模数变换；数字信号处理模块，用于对模拟信号处理模块输出的各路数字信号分别进行频谱分析和信号解调分析。本申请通过射频前端分路模块将接收到的信号分为至少两路，并分别对每一路信号进行射频/微波处理以及模数变换，再由数字信号处理模块分别对各个信号进行频谱分析或者信号解调分析，从而实现同时执行频谱测量功能和信号解调分析功能，并且各个分析结果的同步性更好，便于操作人员比对分析。

Description

一种矢量信号分析仪 本申请要求在 2011年 11月 17日提交中国专利局、 申请号为 201110366872.6、发明名 称为"一种矢量信号分析仪 "的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请 中。
技术领域
本发明涉及通信技术， 尤其涉及一种矢量信号分析仪。
背景技术
目前， 进行信号分析的矢量信号分析仪一般都具有频谱分析功能和信号解调分析功 能， 但是由于一般矢量信号分析仪只有一个接收机， 在同一时间只能执行频谱分析功能或 信号解调分析功能， 对于需要观测指定频段频谱情况， 同时又需要观测信号盾量即信号解 调分析的情况下， 需要利用 2台仪表， 即 1台频谱分析仪和 1台矢量信号分析仪， 或 2台 具有频谱分析功能的矢量信号分析仪， 同时也需要较多的辅助设备搭建测试环境， 使用不 方便并且成本高。
具体的，如图 1所示，矢量信号分析仪中一般包括：射频 /微波信号处理模块 101、 ADC ( Analog-to-Digital Converter, 模数转换器， 将模拟信号转换为数字信号的转换器） 102、 数字信号处理模块 103、 显示模块 104、 主控模块 105以及人机交互模块 106 , 其中： 射频 波处理模块 101 ,用于通过几次下变频将射频 /微波信号变到 ADC102可釆样的 频率， 通常矢量信号分析仪的可釆样频率范围是从 kHz量级到 GHz量级；
ADC102 , 用于对下变频后的模拟信号进行釆样， 实现模数变换；
数字信号处理模块 103 , 用于对 ADC102输出的数据进行分析处理；
显示模块 104 , 用于完成数据到图形曲线的转换， 并在矢量信号分析仪的显示屏上显 示出来；
人机交互模块 106 , 用于接收操作者通过面板菜单对仪器进行的操作， 并将这些操作 变换成控制命令；
主控模块 105 , 用于根据控制命令对仪器的各功能电路进行参数设置和处理控制， 以 完成操作者需要的测试和数据处理。
另外， 时钟和电源是仪器中必不可少的两个硬件组成部分， 主要提供仪器内部电路的 时钟和供电。
现有矢量信号分析仪中， 由于只有一套接收机， 频谱测量功能和信号解调分析功能只 能分时切换操作测量， 不能同时测量显示。
发明内容
本发明实施例提供一种矢量信号分析仪， 以实现同时执行频谱测量功能和信号解调分 析功能。
一种矢量信号分析仪， 包括：
射频前端分路模块， 用于将接收到的信号分为至少两路相同的信号；
模拟信号处理模块， 用于分别对每一路信号进行射频 /微波处理以及模数变换； 数字信号处理模块， 用于对所述模拟信号处理模块输出的各路数字信号分别进行频谱 分析和信号解调分析。
本发明实施例提供一种矢量信号分析仪， 通过射频前端分路模块将接收到的信号分为 至少两路， 并分别对每一路信号进行射频 /微波处理以及模数变换， 再由数字信号处理模块 分别对各个信号进行频谱分析或者信号解调分析， 从而实现同时执行频谱测量功能和信号 解调分析功能。 由于是将一路信号分为至少两路相同的信号， 而不是对分别釆集的多路信 号进行分析， 并且， 在同一仪表内部， 各模块都是釆用相同时钟源， 因此， 各个分析结果 的同步性更好， 便于操作人员比对分析。
附图说明
图 1为现有技术中矢量信号分析仪的结构示意图；
图 2为本发明实施例提供的矢量信号分析仪的结构示意图；
图 3为本发明实施例提供的较佳的矢量信号分析仪的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种矢量信号分析仪， 通过射频前端分路模块将接收到的信号分为 至少两路， 并分别对每一路信号进行射频 /微波处理以及模数变换， 再由数字信号处理模块 分别对各个信号进行频谱分析或者信号解调分析， 从而实现同时实现频谱测量功能和信号 解调分析功能。
如图 2所示， 本发明实施例提供的矢量信号分析仪， 包括：
射频前端分路模块 201 , 用于将接收到的信号分为至少两路相同的信号；
模拟信号处理模块 202, 用于分别对每一路信号进行射频 /微波处理以及模数变换； 数字信号处理模块 203 , 用于对模拟信号处理模块 202输出的各路数字信号分别进行 频谱分析和信号解调分析。
由于将接收到的一路信号分为至少两路相同的信号， 并分别对分出来的各路信号并行 进行频谱分析或者信号解调分析， 从而实现了一台矢量信号分析仪同时执行频谱测量功能 和信号解调分析功能。 并且， 由于是将一路信号分为至少两路相同的信号， 而不是对分别 釆集的多路信号进行分析， 并且， 在同一仪器内部， 各模块都是釆用相同时钟源， 因此， 各个分析结果的同步性更好， 便于操作人员比对分析。
下面结合图 3对本发明实施例提供的较佳的矢量信号分析仪进行说明， 该矢量信号分 析仪中， 射频前端分路模块 201包括： 衰减器 2011 , 用于实现对输入信号的衰减；
功分器 2012, 用于对衰减后的信号进行分路， 输出至少两路相同的信号。
其中，衰减器 2011可以使用程控可变衰减器，从而根据所接收到的信号的电平大小等 实际情况调节衰减值， 进行合适的衰减， 调节衰减值的过程可以由操作人员手动进行， 也 可以由矢量信号分析仪根据信号的电平大小自动调节。
当输入的信号电平较低时， 为了较好的实现信号分析， 则可以通过低噪声放大器将信 号调整到设定的范围内， 此时， 射频前端分路模块 201中具体包括：
衰减器 2011 , 用于实现对输入信号的衰减；
低噪声放大器 2013 ,设置在衰减器 2011和功分器 2012之间，用于放大衰减后的信号； 此时，功分器 2012用于，将由衰减器 2011衰减和由低噪声放大器 2013放大后的信号 进行分路， 输出至少两路相同的信号。
为了避免对所有信号进行低噪声放大后， 使得信号的电平过高， 可以通过两组单刀双 掷开关来选择是否对接收到的信号进行放大，如图 3所示，衰减器 2011通过单刀双掷开关 连接两条支路， 一条支路上设置有低噪声放大器 2013 , 另一条支路上则没有放大设备， 信 号在经过衰减器 2011的衰减后，根据信号的电平大小，可以选择使得信号通过有低噪声放 大器 2013的支路或者通过没有低噪声放大器 2013的支路。
对这两组单刀双掷开关的控制， 可以由操作人员进行， 也可以由矢量信号分析仪自动 控制。
由图 3所示可知， 模拟信号处理模块 202具体包括：
至少两个射频 /微波信号处理子模块 2021 ,用于分别对每一路信号进行射频 /微波处理； 与射频 /微波信号处理模块 2021数量相等的 ADC子模块 2022, 用于分别对各个射频 / 微波信号处理模块 2021输出的信号进行模数变换。
通常， 为了实现对相应数量信号的信号分析， 模拟信号处理模块 202中的射频 /微波信 号处理子模块 2021和 ADC子模块 2022的数量应该不少于功分器 2012分出的信号的数量。
为了实现对射频前端分路模块 201、 模拟信号处理模块 202等各个模块的参数控制， 如图 3所示， 该矢量信号分析仪中还包括：
控制模块 204, 用于根据接收到的控制命令对数字信号处理模块 203以及模拟信号处 理模块 202进行参数设置和处理控制。
为便于操作人员对各个模块中的各个参数进行设置， 该矢量信号分析仪中还包括： 人机交互模块 205 , 用于接收操作者通过面板菜单进行的操作， 并将操作变换成控制 命令传输给控制模块 204。
为了便于操作人员观察分析结果， 该矢量信号分析仪还包括：
显示模块 206, 用于根据数字信号处理模块 203的分析结果， 完成数据到图形曲线的 转换， 并在显示屏上显示出来。
由于矢量信号分析仪能够同时对多路信号进行分析， 为了使得操作人员能够较好的观 察该信号各个频段的分析结果， 可以将各个分析结果对应的曲线同时显示在显示屏上， 从 而便于操作人员比对观察， 此时， 显示模块 206具体用于：
根据数字信号处理模块 203的各个分析结果， 分别完成数据到图形曲线的转换， 并同 时在显示屏上显示。
显示屏可以是电脑显示屏， 也可以为其它能够连接到矢量信号分析仪上的显示设备。 通常情况下， 在进行信号分析时， 对所接收到的信号中， 设定频率的信号进行信号解 调分析， 对该信号中其它较重要的频段进行频谱分析即可， 这样， 可以对分出来的一路信 号进行设定频率的解调分析， 对其它信号进行射频频段的频谱分析， 此时， 数字信号处理 模块 203具体用于：
对模拟信号处理模块 202输出的其中一路数字信号进行信号解调分析， 同时对模拟信 号处理模块 202输出的其它数字信号进行频谱分析。
由于在进行频谱分析时， 可以对所分析的频段进行调节， 所以在实际使用中， 可以只 分出两路信号， 对其中一路信号进行信号解调分析， 对另一路信号进行频谱分析， 进行信 号解调分析时， 通常是对设定的固定频率进行的， 并且较少改变该固定频率， 而进行频谱 分析时， 则是对一定的频段进行的， 并且操作者可以随时改变频谱分析的频段， 从而观察 相应频段的分析结果。 即， 模拟信号处理模块 202进行频谱分析功能的信号转换时， 可以 任意指定所分析的频段， 模拟信号处理模块 202进行信号解调分析功能的信号转换时， 信 号解调分析通常是固定频率的， 所以通过该两路信号， 通过具有 2通道的接收机的模拟信 号处理模块和数字信号处理模块， 即可实现同时进行信号解调分析和频谱分析。
需要说明的是，各个微波 /射频处理模块对输入相同的信号根据相应的频率或频段进行 增益控制， 变频处理以及滤波处理后， 输出到 ADC 的各模拟中频信号通常是不相同的， 通过各个 ADC进行模数转换后， 输出相应频率或频段的数字信号， 再由数字信号处理模 块进行相应的信号解调分析或者频谱分析。
本发明实施例提供一种矢量信号分析仪， 通过射频前端分路模块将接收到的信号分为 至少两路， 并分别对每一路信号进行射频 /微波处理以及模数变换， 再由数字信号处理模块 分别对各个信号进行频谱分析或者信号解调分析， 从而实现同时执行频谱测量功能和信号 解调分析功能。
显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和 范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

权 利 要 求
1、 一种矢量信号分析仪， 其特征在于， 包括：
射频前端分路模块， 用于将接收到的信号分为至少两路相同的信号；
模拟信号处理模块， 用于分别对每一路信号进行射频 /微波处理以及模数变换； 数字信号处理模块， 用于对所述模拟信号处理模块输出的各路数字信号分别进行频谱 分析和信号解调分析。
2、 如权利要求 1 所述的矢量信号分析仪， 其特征在于， 所述射频前端分路模块具体 包括：
衰减器， 用于实现对输入信号的衰减；
功分器， 用于对所述衰减后的信号进行分路， 输出至少两路相同的信号。
3、 如权利要求 1 所述的矢量信号分析仪， 其特征在于， 所述射频前端分路模块具体 包括：
衰减器， 用于实现对输入信号的衰减；
低噪声放大器， 用于放大所述衰减后的信号；
功分器，用于将所述低噪声放大器放大后的信号进行分路，输出至少两路相同的信号。
4、 如权利要求 1 所述的矢量信号分析仪， 其特征在于， 所述模拟信号处理模块具体 包括：
至少两个射频 /微波信号处理子模块， 用于分别对每一路信号进行射频 /微波处理； 与所述射频 /微波信号处理模块数量相等的 ADC子模块， 用于分别对各个射频 /微波信 号处理模块输出的信号进行模数变换。
5、 如权利要求 1所述的矢量信号分析仪， 其特征在于， 还包括：
控制模块， 用于根据接收到的控制命令对所述数字信号处理模块以及所述模拟信号处 理模块进行参数设置和处理控制。
6、 如权利要求 5所述的矢量信号分析仪， 其特征在于， 还包括：
人机交互模块， 用于接收操作者通过面板菜单进行的操作， 并将所述操作变换成控制 命令传输给所述控制模块。
7、 如权利要求 1 所述的矢量信号分析仪， 其特征在于， 所述数字信号处理模块具体 用于：
对所述模拟信号处理模块输出的其中一路数字信号进行信号解调分析， 同时对所述模 拟信号处理模块输出的其它数字信号进行频谱分析。
8、 如权利要求 1所述的矢量信号分析仪， 其特征在于， 还包括：
显示模块，用于根据所述数字信号处理模块的分析结果，完成数据到图形曲线的转换， 并在显示屏上显示出来。
9、 如权利要求 8所述的矢量信号分析仪， 其特征在于， 所述显示模块具体用于： 将根据数字信号处理模块的各个分析结果， 分别完成数据到图形曲线的转换， 并同时 在显示屏上显示。
PCT/CN2012/083326 2011-11-17 2012-10-22 一种矢量信号分析仪 WO2013071810A1 (zh)

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