遠程混合域模擬量測量儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種遠程混合域模擬量測量儀，其包括處理器以及分別與所述處理器連接的示波裝置、頻譜分析裝置和無線傳輸裝置；所述示波裝置包括FPGA模塊；所述頻譜分析裝置包括低速ADC模塊；所述無線傳輸裝置內(nèi)設(shè)有與遠程控制端通訊連接的無線傳輸模塊；所述處理器分別從所述低速ADC模塊和FPGA模塊中接收到的時域波形和頻域波形通過所述無線傳輸模塊發(fā)送至遠程控制端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型同時具備示波器和頻譜儀的基本功能，可以將頻譜儀和示波器的測試數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊發(fā)送遠程終端設(shè)備上進行顯示，遠程終端設(shè)備也可以下發(fā)控制指令完成對測量儀工作狀態(tài)的設(shè)置，尤其適用于野外和危險場合條件下對模擬量的測量。
【專利說明】
遠程混合域模擬量測量儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電子測量領(lǐng)域，尤其涉及一種可遠程傳輸?shù)倪h程混合域模擬量測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場上已有兼具時域測量和頻域測量的混合域示波器，但是該類產(chǎn)品的測量和顯示部分無法分離，無法做到時域測量數(shù)據(jù)和頻域測量數(shù)據(jù)的無線遠距離傳輸，限制了混合域示波器的應(yīng)用范圍。雖然市場上也存在一些具備測試數(shù)據(jù)無線傳輸功能的示波器，但是這類儀器設(shè)備僅僅可以完成對時間域波形測量，而無法同時完成頻率域和時間域的波形測量和分析，因此，在需要對模擬量時域頻域同時分析測量的場合則并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型所解決的技術(shù)問題在于提供一種同時具備時域和頻域測量功能及測試數(shù)據(jù)無線傳輸功能的遠程混合域模擬量測量儀。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種遠程混合域模擬量測量儀，其包括:供電裝置、處理器、以及分別與所述處理器連接的前端輸入裝置、示波裝置、頻譜分析裝置和無線傳輸裝置;所述示波裝置包括模擬前端模塊、與模擬前端模塊連接的高速ADC模塊、以及連接所述高速ADC模塊的FPGA模塊;所述頻譜分析裝置包括多級混頻電路、檢波電路及低速ADC模塊;所述無線傳輸裝置內(nèi)設(shè)有與遠程控制端通訊連接的無線傳輸模塊;所述處理器分別從所述低速ADC模塊和FPGA模塊中接收到的時域波形和頻域波形通過所述無線傳輸模塊發(fā)送至遠程控制端。
[0005]作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述前端輸入裝置分別接入被測量模擬量及所述供電裝置，所述前端輸入裝置包括接入被測量模擬量的程控衰減器及與程控衰減器相連的功率分配器。
[0006]作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述程控衰減器與所述處理器和所述供電裝置連接，并接收來自所述處理器的控制信號指令。
[0007]作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述功率分配器設(shè)有兩個模擬信號輸出端，其分別連接所述示波裝置的模擬前端模塊和所述頻譜分析裝置的多級混頻電路。
[0008]作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述多級混頻電路設(shè)有低通濾波單元和三級混頻電路，所述檢波電路分別與所述三級混頻電路和所述低速ADC模塊連接，所述三級混頻電路設(shè)有三個混頻單元及與三個混頻單元間隔設(shè)置的三個帶通濾波。
[0009]作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述模擬前端模塊內(nèi)設(shè)有低通濾波器、程控增益放大器、定向耦合器、單端差分轉(zhuǎn)換電路、與所述定向耦合器連接的固定增益放大器、與固定增益放大器連接的高速比較器、以及與高速比較器連接的低速DAC電路。
[0010]作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述高速ADC模塊內(nèi)設(shè)有高速ADC芯片及高速數(shù)字時鐘芯片。
[0011]作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述FPGA模塊內(nèi)設(shè)有串并轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊、FIFO緩存、以及總線控制模塊。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型遠程混合域模擬量測量儀同時具備示波器和頻譜儀的基本功能，可以將頻譜儀和示波器的測試數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊發(fā)送遠程終端設(shè)備上進行顯示，遠程終端設(shè)備也可以下發(fā)控制指令完成對測量儀工作狀態(tài)的設(shè)置，實現(xiàn)了對輸入混合域模擬量測量和測試數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)墓δ?，尤其適用于野外和危險場合條件下對模擬量的測量。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型遠程混合域模擬量測量儀的連接原理圖。
[0014]圖2為本實用新型遠程混合域模擬量測量儀的前端輸入裝置連接原理圖。
[0015]圖3為本實用新型遠程混合域模擬量測量儀的示波裝置連接原理圖。
[0016]圖4為本實用新型遠程混合域模擬量測量儀的頻譜分析裝置連接原理圖。
【具體實施方式】
[0017]請參閱圖1至圖4所示，本實用新型提供一種遠程混合域模擬量測量儀，包括:供電裝置、處理器、以及分別與所述處理器連接的前端輸入裝置、示波裝置、頻譜分析裝置和無線傳輸裝置。
[0018]如圖2所示，所述前端輸入裝置分別接入被測量模擬量及所述供電裝置，所述前端輸入裝置包括接入被測量模擬量的程控衰減器及與程控衰減器相連的功率分配器，其中，所述程控衰減器與所述處理器和所述供電裝置連接，并接收來自所述處理器的控制信號指令，所述程控衰減器也可給測量儀的前端提供一個保護作用，使得在外部輸入信號幅值較大的情況下不會對測量儀的模擬前端產(chǎn)生損傷;所述功率分配器用于接收來自所述程控衰減器的模擬信號，并將模擬信號均勻分成功率相同的兩路，通過所述功率分配器的兩個模擬信號輸出端輸出，分別送往所述示波裝置和所述頻譜分析裝置。
[0019]如圖3所示，所述示波裝置包括:模擬前端模塊、與模擬前端模塊連接的高速ADC(Analog-to-Digital Converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，下同)模塊、以及連接所述高速ADC模塊的FPGA(FieId-ProgrammabIe Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列，下同)模塊。其中，所述模擬前端模塊內(nèi)設(shè)有低通濾波器、程控增益放大器、定向耦合器、單端差分轉(zhuǎn)換電路、與所述定向耦合器連接的固定增益放大器、與固定增益放大器連接的高速比較器、以及與高速比較器連接的低速DAC(Digital-to-analog Converter，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，下同)電路。所述高速ADC模塊內(nèi)設(shè)有高速ADC芯片及高速數(shù)字時鐘芯片。所述FPGA模塊內(nèi)設(shè)有串并轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊、FIF0(First In First Out，先入先出隊列，下同)緩存、以及總線控制模塊。
[0020]值得一提的是，所述示波裝置的工作原理為:所述低通濾波器與所述前端輸入裝置連接，用于接收來自所述功率分配器模擬信號輸出端的模擬信號，并對模擬信號中的高頻噪聲進行濾除;然后，將模擬信號傳輸至程控增益放大器，由程控增益放大器對模擬信號的幅度進行調(diào)理，使得被放大后的模擬信號的幅度處于一個適合輸入ADC芯片的范圍之內(nèi)；接著，所述模擬信號被輸入所述定向耦合器，所述定向耦合器的直通輸出端將所述模擬信號的主要能量送入所述單端差分轉(zhuǎn)換電路，由所述單端差分電路將單端模擬信號變換為具有較好抗干擾能力的差分信號后送入高速ADC模塊中，并在高速ADC芯片中進行采集。所述定向耦合器的耦合輸出端取得模擬信號的部分能量后送入一個固定增益放大器，固定增益放大器將定向耦合器的耦合輸出端的能量放大到和定向耦合器的直通端能量一致后送入所述高速比較器中。所述高速比較器的另一路輸入由所述低速DAC電路產(chǎn)生，所述低速DAC電路根據(jù)處理器的控制指令產(chǎn)生相應(yīng)幅度的觸發(fā)電平，所述高速比較器通過比較低速DAC電路和固定增益放大器的輸出共同產(chǎn)生觸發(fā)信號，該觸發(fā)信號輸入所述FPGA模塊內(nèi)的總線控制模塊，用于觸發(fā)控制。所述高速ADC模塊中的高速ADC芯片將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送入所述FPGA模塊中的串并轉(zhuǎn)換模塊。所述高速ADC模塊中的高速數(shù)字時鐘芯片用于向高速ADC芯片提供工作時鐘，高速數(shù)字時鐘芯片的控制指令由處理器提供。所述FPGA模塊中的串并轉(zhuǎn)換模塊用于對前一級輸入的數(shù)據(jù)進行解串，而所述數(shù)字濾波模塊則用于對轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字信號進行數(shù)字濾波，以進一步去除高次諧波分量，所述FIFO緩則存用于對采集數(shù)據(jù)的暫時存儲，而所述總線控制模塊將根據(jù)觸發(fā)信號、FIFO緩存的狀態(tài)及處理器的狀態(tài)完成將FIFO緩存中的采集數(shù)據(jù)上傳至處理器中。
[0021]參圖4所示，所述頻譜分析裝置包括多級混頻電路、檢波電路及低速ADC模塊，所述多級混頻電路設(shè)有低通濾波單元和三級混頻電路，所述檢波電路分別與所述三級混頻電路和所述低速ADC模塊連接。所述三級混頻電路將來自低通濾波單元的模擬信號混頻調(diào)理至一個中頻信號，其中，所述三級混頻電路內(nèi)設(shè)有三個混頻單元及與三個混頻單元間隔設(shè)置的三個帶通濾波。所述檢波電路用于取得中頻信號幅度的包絡(luò)值。所述低速ADC模塊用于對三級混頻及檢波電路輸出的幅頻特性曲線進行采集，并通過總線將幅頻特性曲線的數(shù)據(jù)上傳至處理器中。在這其中，所述處理器除了接收采集數(shù)據(jù)外，還向三級混頻及檢波電路提供控制指令以完成對頻譜儀分辨率帶寬的調(diào)節(jié)。
[0022]所述供電裝置包括電源模塊，其分別與所述前端輸入裝置、示波裝置、頻譜分析裝置和無線傳輸裝置連接，以為其提供工作電源。所述無線傳輸裝置由所述電源模塊供電，并與所述處理器通信連接，用于與處理器之間傳輸數(shù)字信號，所述無線傳輸裝置內(nèi)包含有WIF1、藍牙、ZigBee等無線傳輸模塊，其與遠程控制端(如:遠程PC機或移動終端)實現(xiàn)通訊連接，完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，處理器將從低速ADC模塊和FPGA模塊中接收到的時域波形和頻域波形通過無線傳輸模塊發(fā)送至遠程控制端，所述遠程控制端可進行波形顯示，也可以向示波裝置和頻譜分析裝置發(fā)送控制指令，以調(diào)節(jié)各個電路的工作狀態(tài)。
[0023]綜上所述，本實用新型遠程混合域模擬量測量儀不但同時具備示波器和頻譜儀的基本功能，而且還可以將頻譜儀和示波器的測試數(shù)據(jù)通過藍牙模塊等無線傳輸模塊發(fā)送到上位機及手機、平板電腦等移動終端設(shè)備進行顯示，上位機和移動終端亦可以下發(fā)控制指令完成對儀器的工作狀態(tài)進行設(shè)置，實現(xiàn)了對輸入模擬量混合域測量和測試數(shù)據(jù)無線遠程傳輸?shù)墓δ堋?br>[0024]以上所述，僅是本實用新型的最佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，利用上述揭示的方法內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，均屬于權(quán)利要求書保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種遠程混合域模擬量測量儀，包括:供電裝置、處理器、以及分別與所述處理器連接的前端輸入裝置、示波裝置、頻譜分析裝置和無線傳輸裝置;其特征在于:所述示波裝置包括模擬前端模塊、與模擬前端模塊連接的高速ADC模塊、以及連接所述高速ADC模塊的FPGA模塊;所述頻譜分析裝置包括多級混頻電路、檢波電路及低速ADC模塊;所述無線傳輸裝置內(nèi)設(shè)有與遠程控制端通訊連接的無線傳輸模塊;所述處理器分別從所述低速ADC模塊和FPGA模塊中接收到的時域波形和頻域波形通過所述無線傳輸模塊發(fā)送至遠程控制端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程混合域模擬量測量儀，其特征在于:所述前端輸入裝置分別接入被測量模擬量及所述供電裝置，所述前端輸入裝置包括接入被測量模擬量的程控衰減器及與程控衰減器相連的功率分配器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的遠程混合域模擬量測量儀，其特征在于:所述程控衰減器與所述處理器和所述供電裝置連接，并接收來自所述處理器的控制信號指令。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的遠程混合域模擬量測量儀，其特征在于:所述功率分配器設(shè)有兩個模擬信號輸出端，其分別連接所述示波裝置的模擬前端模塊和所述頻譜分析裝置的多級混頻電路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程混合域模擬量測量儀，其特征在于:所述多級混頻電路設(shè)有低通濾波單元和三級混頻電路，所述檢波電路分別與所述三級混頻電路和所述低速ADC模塊連接，所述三級混頻電路設(shè)有三個混頻單元及與三個混頻單元間隔設(shè)置的三個帶通濾波。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程混合域模擬量測量儀，其特征在于:所述模擬前端模塊內(nèi)設(shè)有低通濾波器、程控增益放大器、定向耦合器、單端差分轉(zhuǎn)換電路、與所述定向耦合器連接的固定增益放大器、與固定增益放大器連接的高速比較器、以及與高速比較器連接的低速DAC電路。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的遠程混合域模擬量測量儀，其特征在于:所述高速ADC模塊內(nèi)設(shè)有高速ADC芯片及高速數(shù)字時鐘芯片。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的遠程混合域模擬量測量儀，其特征在于:所述FPGA模塊內(nèi)設(shè)有串并轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊、FIFO緩存、以及總線控制模塊。
【文檔編號】G01R23/167GK205450075SQ201620243633
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】李萬軍, 楊朝, 白旭, 褚越強
【申請人】北華航天工業(yè)學院