基于頻譜儀的頻率變換系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信測試領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種基于頻譜儀的頻率變換系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頻譜儀是研宄電信號頻譜結(jié)構(gòu)的儀器，用于信號失真度、調(diào)制度、譜純度、頻率穩(wěn)定度和交調(diào)失真等信號參數(shù)的測量，可用以測量放大器和濾波電路等電路系統(tǒng)的某些參數(shù)，是一種多用途的電子測量儀器。
[0003]現(xiàn)有的數(shù)字頻譜分析儀使用較多的是全數(shù)字實時快速傅氏變換(Fast FourierTransformat1n, FFT)頻譜分析儀。全數(shù)字實時FFT頻譜分析儀首先通過ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換單元)對整個頻段的模擬信號進行采樣，之后進行FFT運算，得到被測信號的頻域信息。這種頻譜分析儀有兩種實現(xiàn)方式，第一種實現(xiàn)方式是把高頻信號經(jīng)過混頻搬移到低頻，然后經(jīng)過高速模數(shù)轉(zhuǎn)換，對一小段頻譜進行FFT運算，得到一段頻譜；通過多次頻譜表搬移和FFT運算，可以得到整個頻段內(nèi)的頻譜信息。第二種實現(xiàn)方式是直接對射頻信號進行采樣，實時進行FFT運算，得到整個頻段內(nèi)的頻譜信息。這兩種實現(xiàn)方式都需要高速的ADC和運算超強的DSP處理器，因此成本較高。而且在變頻的過程中，處理任務(wù)過多，中斷時間比較長，嚴重影響系統(tǒng)性能。
[0004]專利申請文件201410382713.9提供了一種全數(shù)字中頻頻譜分析儀及頻譜分析的方法。該全數(shù)字中頻頻譜分析儀包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、正交數(shù)字下變頻器、中頻帶寬濾波電路、鑒幅鑒相器、頻率計數(shù)器、視頻濾波電路、采樣率提升模塊、檢波器、快速掃描補償模塊和控制及顯示模塊。本發(fā)明中的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元可采用較低成本的中低速模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元對模擬中頻信號進行采樣后，后續(xù)再通過單片的FPGA就可實現(xiàn)整個的數(shù)字中頻頻譜分析，但是在變頻處理過程中的數(shù)據(jù)采集和頻點更新之間會有一定的延時，使結(jié)果不準確、穩(wěn)定性不高。
[0005]因此，如何研發(fā)一種基于頻譜儀的頻率變換系統(tǒng)及方法，便成為亟待解決的技術(shù)冋題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請解決的主要問題是提供一種基于頻譜儀的頻率變換系統(tǒng)及方法，以解決無法實現(xiàn)的降低成本、提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、提高工作效率且處理任務(wù)少的技術(shù)問題。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種基于頻譜儀的頻率變換系統(tǒng)，包括:射頻轉(zhuǎn)換單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字下變頻單元、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，其中，
[0008]所述射頻轉(zhuǎn)換單元，用于將與系統(tǒng)預置的頻點相對應的頻率的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為中頻的數(shù)字信號或者接收所述數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送的頻點，并將所述數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送的頻點相對應的頻率的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為與所述數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送的頻點相對應的中頻的數(shù)字信號;
[0009]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將與所述頻點相對應的中頻的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成與所述頻點相對應的二進制數(shù)據(jù)，發(fā)送至所述數(shù)字下變頻單元；
[0010]所述數(shù)字下變頻單元，用于降低與頻點相對應的二進制數(shù)據(jù)的傳輸速率；
[0011]所述數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元對數(shù)字下變頻單元發(fā)送的與頻點相對應的二進制數(shù)據(jù)進行采集；
[0012]所述數(shù)據(jù)處理單元，包括頻點運算模塊、頻點配置模塊和定時模塊，其中，
[0013]所述頻點運算模塊，用于采用算法對頻點進行運算；
[0014]所述頻點配置模塊，用于對頻點進行配置；
[0015]所述定時模塊，用于確定所述頻點運算模塊進行運算的時間點和所述頻點配置模塊進行配置的時間點。
[0016]所述數(shù)據(jù)處理單元，還用于處理所述數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送的二進制數(shù)據(jù)。
[0017]進一步地，其中，所述中頻的數(shù)字信號，進一步為:9MHz至12MHz的數(shù)字信號。
[0018]進一步地，其中，所述頻點運算模塊，按照公式
[0019]RFOUT= (fPFDX (INT+(FRAC/2~25)))*2
[0020]計算出頻點，其中，RFOUT為頻點，INT+(FRAC/2~25)為分頻比，INT為分頻比的整數(shù)部分，F(xiàn)RAC為分頻比的小數(shù)部分，fPFD是參考頻率。
[0021]進一步地，其中，所述數(shù)據(jù)處理單元，進一步為:單片機、CPU中央處理器或微處理器。
[0022]進一步地，其中，所述系統(tǒng)，進一步還包括:存儲單元，用于存儲所述數(shù)據(jù)采集單元所采集的二進制數(shù)據(jù)；
[0023]所述存儲單元，進一步為:硬盤、FLASH存儲器、SD卡或CF卡。
[0024]本發(fā)明還提供了一種基于頻譜儀的頻率變換方法，包括以下步驟:
[0025]步驟1:射頻轉(zhuǎn)換單元將與系統(tǒng)預置的頻點相對應的頻率的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為與所述系統(tǒng)預置的頻點相對應的中頻的數(shù)字信號；
[0026]步驟2:模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將與所述系統(tǒng)預置的頻點相對應的中頻的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成與所述系統(tǒng)預置的頻點相對應的二進制數(shù)據(jù)，發(fā)送至數(shù)字下變頻單元；
[0027]步驟3:所述數(shù)字下變頻單元降低與所述系統(tǒng)預置的頻點相對應的二進制數(shù)據(jù)的傳輸速率；
[0028]步驟4:所述數(shù)據(jù)采集單元對數(shù)字下變頻單元發(fā)送的與所述系統(tǒng)預置的頻點相對應的二進制數(shù)據(jù)進行采集，并發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元進行處理；
[0029]步驟5:所述數(shù)據(jù)處理單元的頻點運算模塊在定時模塊設(shè)置的第一時間點進行第一頻點運算；
[0030]步驟6:所述數(shù)據(jù)處理單元的頻點配置模塊在所述定時模塊設(shè)置的第二時間點進行第一頻點的配置，并將配制后的第一頻點發(fā)送至射頻轉(zhuǎn)換單元中；
[0031]步驟7:所述射頻轉(zhuǎn)換單元接收所述數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送的第一頻點，在與所述第一頻點相對應的第一頻率變化為一恒定值的時間段內(nèi)，所述頻點運算模塊進行第二頻點的運算，所述射頻轉(zhuǎn)換單元將與所述第一頻點相對應的第一頻率的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為與所述第一頻點相對應的中頻的數(shù)字信號。
[0032]進一步地，其中，所述頻點運算滿足以下公式:
[0033]RFOUT= (fPFDX (INT+(FRAC/2~25)))*2
[0034]其中:RF0UT為頻點；INT+(FRAC/2~25)為分頻比；INT為分頻比的整數(shù)部分；FRAC為分頻比的小數(shù)部分；fPFD是參考頻率。
[0035]進一步地，其中，所述中頻的數(shù)字信號，進一步為:9MHz至12MHz的數(shù)字信號。
[0036]進一步地，其中，所述方法還包括步驟:存儲單元對所述數(shù)據(jù)采集單元所采集的二進制數(shù)據(jù)進行存儲。
[0037]另外，本發(fā)明還公開了另外一種基于頻譜儀的頻率變換方法，包括以下步驟:
[0038]步驟I)射頻轉(zhuǎn)換單元將與系統(tǒng)預置的頻點相對應的頻率的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為與所述系統(tǒng)預置的頻點相對應的中頻的數(shù)字信號；
[0039]步驟2)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將與所述系統(tǒng)預置的頻點相對應的中頻的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成與所述系統(tǒng)預置的頻點相對應的二進制數(shù)據(jù)，發(fā)送至所述數(shù)字下變頻單元；
[0040]步驟3)數(shù)字下變頻單元降低與所述系統(tǒng)預置的頻點相對應的二進制數(shù)據(jù)的傳輸速率；
[0041]步驟4)數(shù)據(jù)處理單元的頻點運算模塊在定時模塊設(shè)置的a時間點進行A頻點運算;
[0042]步驟5)所述數(shù)據(jù)處理單元的頻點配置模塊在定時模塊設(shè)置的b時間點進行A頻點的配置，并將A頻點分為第一 A頻點和第二 A頻點，然后分兩次發(fā)送至所述射頻轉(zhuǎn)換單元中；
[0043]步驟6)射頻轉(zhuǎn)換單元接收所述數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送的第一 A頻點，在與所述第一 A頻點相對應的A頻率變化為一恒定值的時間段內(nèi)，所述數(shù)據(jù)采集單元對數(shù)字下變頻單元發(fā)送的與預置的頻點相對應的二進制數(shù)據(jù)進行采集，所述射頻轉(zhuǎn)換單元將與所述第一 A頻點相對應的A頻率的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為與所述第一 A頻點相對應的中頻的數(shù)字信號；
[0044]步驟7)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將與所述第一 A頻點相對應的中頻的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成與所述第一 A頻點相對應的二進制數(shù)據(jù)，發(fā)送至所述數(shù)字下變頻單元；
[0045]步驟8)數(shù)字下變頻單元降低與所述第一 A頻點相對應的二進制數(shù)據(jù)的傳輸速率;
[0046]步驟9)射頻轉(zhuǎn)換單元接收所述數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送的第二 A頻點，在與所述第二 A頻點相對應的A頻率變化為一恒定值的時間段內(nèi)，所述頻點運算模塊進行B頻點的運算，所述射頻轉(zhuǎn)換單元將與所述第二 A頻點相對應的A頻率的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為與所述第二 A頻點相對應的中頻的數(shù)字信號。
[0047]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請所述的基于頻譜儀的頻率變換系統(tǒng)及方法，達到了如下效果:
[0048](I)本發(fā)明所述的基于頻譜儀的頻率變換系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)處理單元包括，頻點運算模塊、頻點配置模塊和定時模塊，通過定時模塊控制頻點運算模塊進行運算的時間點和頻點配置模塊進行配置的時間點，從而使在進行頻點配置后在等待功率穩(wěn)定的時間里，可以進行下一頻