[发明专利]实现瞬态信号捕获和频谱分析的系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线电测量领域，尤其涉及频域测量技术领域，具体是指一种实现瞬态信号捕获和频谱分析的系统。

背景技术

随着无线电技术和通信技术的发展，无线电测量技术得到了很大的发展，无线电测量主要分为时域测量和频域测量两大类，时域测量就是大家熟知的用示波器测量电磁信号的幅度相对于时间的函数曲线。频域测量就是利用频谱分析仪测量电磁信号的幅度相对于频率的函数曲线。时域测量与频域测量是相互关联的，对于信号，它们之间通过傅里叶级数或傅里叶积分相互转换。所以时域测量与频域测量是从不同的领域中对无线电信号进行同一参数的测量。信号的频谱分析能够获得时域测量中所得不到的独特信息，例如谐波分量、寄生、交调、噪声边带等，同时具有大动态范围、高灵敏度等特点，成为信号分析领域的重要手段，在各种电子工程领域中有着广泛的应用。

但是，不论示波器还是传统的频谱分析，这些分析方法都是以稳态信号为测量目标。对于当前异常复杂的尖端射频技术，如采用猝发、跳频、码分复用技术等产生的无线信号，这种传统的分析方法已不能适用。另外，现代通信系统的组网和系统工程日益复杂，发现和测量来自不同网络或内部自身的微弱干扰信号也是非常重要的任务，而这时传统的测试方法同样不能很好的解决问题。

一个典型的采用扫描式超外差式频谱分析仪的技术框图大致如图1所示。

其基本工作原理如下：宽带射频信号经过混频后频率变换为较低的中频频率，然后中频信号处理后进行模数变换，将信号变换成高速数字信号后进行数字滤波和检波，这里的关键是本机振荡器（LO）采用了扫描方式。对于稳态信号，这种测量方式能精确的测量信号的各种参数。而对于随时间变化的信号，由于本振的扫描是独立于被测信号，二者之间不存在同步关系，从测量结果来看，检波器（DET）的输出会因为本振不同扫描时间而发生变化，测量结果也就失去了可靠性。

同样，对于示波器来说，由于存储深度总是有限的，并且示波器的动态范围总是有限的，而出现干扰的微弱信号存在无法触发或无法测量的可能性较大。

综合说来，现有的测量方法主要有以下两个缺点：

1、受限于本振扫描方式，对于随时间变化的信号，诸如示波器、频谱分析仪这些分析方法已完全无法胜任。

2、对于测量结果，不能对特定信号出现的时间进行准确定位。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现同时分析并记录信号的频率、幅度以及发生概率和时间的信息、适用于全面分析猝发信号、具有良好灵活性和可扩展性、适用于大规模推广应用的实现瞬态信号捕获和频谱分析的系统。

为了实现上述目的，本发明的实现瞬态信号捕获和频谱分析的系统具有如下构成：

该实现瞬态信号捕获和频谱分析的系统，其主要特点是，所述的系统包括：

超外差接收机，用以将射频输入信号变换为固定频率的中频信号；

数字中频信号捕获和分析模块，用以对所述的固定频率的中频信号进行捕获和分析；

所述的数字中频信号捕获和分析模块包括：

模数转换单元，用以将所述的固定频率的中频信号转换为数字信号；

IQ调制单元，用以将所述的数字信号分解为正交的I路信号和Q路信号；

快速傅氏变换单元，用以对所述的I路信号和Q路信号进行快速傅氏变换并输出每个频点的实部和虚部；

映射和记录单元，用以计算所述的快速傅氏变换单元输出的各频率分量的信号幅度、对信号幅度进行概率映射并记录各个频点出现的次数。

较佳地，所述的超外差接收机包括前置预滤波器、混频器和本机振荡器，所述的射频输入信号通过所述的前置预滤波器输入所述的混频器的第一输入端，所述的本机振荡器输入所述的混频器的第二输入端，所述的混频器的输出与所述的数字中频信号捕获和分析模块的输入端相连接。

更佳地，所述的超外差接收机还包括抗混叠滤波器，所述的抗混叠滤波器连接于所述的混频器的输出端和所述的数值中频信号捕获和分析模块的输入端之间。

较佳地，所述的映射和记录单元包括：

求模子单元，用以计算所述的快速傅氏变换单元输出的各频率分量的信号幅度；

映射子单元，用以对所述的求模子单元输出的信号幅度进行概率映射；

存储子单元，用以存储所述的映射子单元输出的信号幅度概率映射和每个频点出现的次数。

更佳地，所述的数字中频信号捕获和分析模块还包括：