[发明专利]一种集成实时频谱分析功能的数字示波器

权利要求书

1.一种集成实时频谱分析功能的数字示波器，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集模数转换器输出的数字信号以形成数字采样数据；

变频处理模块，从所述数据采集模块获取所述数字采样数据；所述变频处理模块用于对所述数字采样数据进行全带宽任意频点的数字下变频处理，以输出零中频的基带信号；

频谱分析模块，与所述变频处理模块信号连接，用于对所述基带信号进行实时频谱分析处理并得到频谱分析数据；

重采样模块，与所述变频处理模块和所述频谱分析模块进行信号连接，用于将所述基带信号的采样率匹配到与预设分析带宽对应的采样率上，以便所述频谱分析模块能够以任意带宽接收所述基带信号；

显示器，接收所述频谱分析数据并用于对所述频谱分析数据进行显示；

所述变频处理模块包括DFT处理单元、频谱搬移单元、相位校正单元和IDFT处理单元；其中，所述DFT处理单元用于通过离散傅里叶变换将所述数字采样数据处理为频域数据；所述频谱搬移单元与所述DFT处理单元连接，用于根据预设的频谱搬移点数对所述频域数据中的各数据点往零频方向进行循环搬移处理，得到搬移数据；所述相位校正单元与所述频谱搬移单元连接，用于根据预设的相位值对所述搬移数据进行相位校正，处理得到校正数据；所述相位值由离散傅里叶变换的单次数据处理点数L、当前数据处理次数k，和频域内的频谱搬移点数Y、滤波器阶数P以及圆周率π经过多元函数计算得到；所述IDFT处理单元从所述相位校正单元接收所述校正数据，用于对所述校正数据进行离散傅里叶逆变换，处理得到时域数据，所述时域数据用于形成零中频的基带信号以进行信号的特性分析。

2.如权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，所述变频处理模块还包括DFT输入控制单元和校正系数计算单元；

所述DFT输入控制单元与所述数据采集模块和所述DFT处理单元连接，用于获取所述数字采样数据并根据单次数据处理点数L和滤波器阶数P对所述数字采样数据进行重叠控制和/或补零处理，得到至少一组输入数据；其中，每组输入数据具有L个数据点；

所述输入数据被传输至所述DFT处理单元，所述DFT处理单元将所述输入数据划分为一路数据并整体执行离散傅里叶变换的计算，得到对应的频域数据；或者，所述DFT处理单元将所述输入数据均等划分为多路数据并各自执行离散傅里叶变换的计算，通过预设的旋转因子分别配置多路数据的计算结果，并对配置的计算结果整体执行离散傅里叶变换的计算，以及将整体执行离散傅里叶变换的计算结果经过矩阵变换处理后得到对应的频域数据；

所述校正系数计算单元与所述相位校正单元连接，用于根据预设的相位值计算校正系数并配置给所述相位校正单元；所述校正系数表示为，其中e为自然对数的底数，为预设的相位值，中的j为虚数单位；所述相位值用公式表示为，其中Q表示特定比例关系且有，f( )表示当前数据处理次数k、频谱搬移点数Y、特定比例关系Q和圆周率π的多元计算函数；

所述频谱搬移单元用于计算频域内的频谱搬移点数且公式表示为，以及将所述DFT处理单元输出的频域数据中的各数据点往零频方向循环搬移Y个点数，得到搬移数据并传输至所述相位校正单元以进行相位校正；其中，为所述信号的中心频率，为所述数字采样数据的采样率，表示数值取整数部分的运算。