本發(fā)明涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種快速高精度測量信號(hào)頻率功率參數(shù)的裝置，還涉及一種快速高精度測量信號(hào)頻率功率參數(shù)的方法。

背景技術(shù)：

頻率和功率測量是信號(hào)分析接收類儀器的必備功能，如何保證測試的精度和測試的效率對(duì)儀器至關(guān)重要。對(duì)應(yīng)信號(hào)接收與分析類設(shè)備，輸入信號(hào)經(jīng)過儀器內(nèi)部的通道調(diào)理后，包括濾波、放大、混頻，功率會(huì)受到放大器增益的穩(wěn)定性、溫度等影響，會(huì)處于變化中，這個(gè)變化就是功率測量的一個(gè)誤差。傳統(tǒng)的測試方式，一般是通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功率和頻率的校準(zhǔn)源，對(duì)儀器的測試結(jié)果進(jìn)行定標(biāo)，分為測試和校準(zhǔn)兩種工作模式。當(dāng)溫度等參數(shù)的變化導(dǎo)致功率偏差比較大時(shí)候，啟動(dòng)一次校準(zhǔn)，不僅耗時(shí)，影響測試效率，而且由于通道的參數(shù)處于不斷變化之中，校準(zhǔn)時(shí)獲得的通道參數(shù)偏差，并非接收處理輸入信號(hào)的時(shí)刻，因此通道誤差只能控制在一個(gè)限度內(nèi)，如果通道參數(shù)受多種因素的影響變化過快，則偏差會(huì)比較大。為實(shí)現(xiàn)頻率的精確測量，一般要配備頻率計(jì)數(shù)功能，在測量完信號(hào)的功率后，對(duì)于頻率再通過頻率計(jì)數(shù)功能進(jìn)行進(jìn)一步的精確測量。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是信號(hào)頻率和功率測量過程中，因通道參數(shù)變化后需要不斷的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完成后再進(jìn)行測量，并且測量和校準(zhǔn)非同一時(shí)刻，既影響了測量速度，又無法提高測量精度，為提高測量精度，必須更頻繁的校準(zhǔn)，這又降低了測量速度。功率和頻率測量無法兼顧，要精確測量功率，就無法精確測量頻率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種快速高精度測量信號(hào)頻率功率參數(shù)的裝置和方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種快速高精度測量信號(hào)頻率功率參數(shù)的裝置，包括：變頻單元、可變帶寬濾波單元、校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生單元、中頻調(diào)理通道單元、加法器、數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元、FFT轉(zhuǎn)換和校準(zhǔn)單元；

輸入的射頻信號(hào)經(jīng)過變頻單元轉(zhuǎn)換為較低頻率的固定中頻信號(hào)，固定中頻信號(hào)經(jīng)過可變帶寬濾波單元濾波后與校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號(hào)輸入加法器相加合，并為一路信號(hào)，再進(jìn)入中頻調(diào)理通道單元，經(jīng)過選頻放大、濾波處理后，輸入數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，再由FFT轉(zhuǎn)換和校準(zhǔn)單元把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻譜序列，序列中包括了校準(zhǔn)信號(hào)和輸入信號(hào)的幅度和功率。

可選地，所述校準(zhǔn)信號(hào)的頻率選擇在中頻調(diào)理通道3dB帶寬的內(nèi)邊緣，可變帶寬濾波單元的3dB帶寬之外。

可選地，F(xiàn)FT轉(zhuǎn)換后的頻譜間隔為Fs/N，其中Fs為采樣率，N為FFT的點(diǎn)數(shù)，這樣頻譜測量的頻率精度為Fs/N，F(xiàn)FT轉(zhuǎn)換后對(duì)3dB帶寬邊緣外的信號(hào)進(jìn)行峰值處理，測得校準(zhǔn)信號(hào)的頻率為f2的話，計(jì)算與校準(zhǔn)信號(hào)f1的頻率偏差，并計(jì)算測得的校準(zhǔn)信號(hào)的功率與校準(zhǔn)信號(hào)f1的功率偏差，然后把這兩個(gè)差值加到FFT轉(zhuǎn)換后的所有頻譜上，輸出頻譜。

本發(fā)明還提出了一種快速高精度測量信號(hào)頻率功率參數(shù)的方法，包括：變頻單元、可變帶寬濾波單元、校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生單元、中頻調(diào)理通道單元、加法器、數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元、FFT轉(zhuǎn)換和校準(zhǔn)單元；

輸入的射頻信號(hào)經(jīng)過變頻單元轉(zhuǎn)換為較低頻率的固定中頻信號(hào)，固定中頻信號(hào)經(jīng)過可變帶寬濾波單元濾波后與校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號(hào)輸入加法器相加合，并為一路信號(hào)，再進(jìn)入中頻調(diào)理通道單元，經(jīng)過選頻放大、濾波處理后，輸入數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，再由FFT轉(zhuǎn)換和校準(zhǔn)單元把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻譜序列，序列中包括了校準(zhǔn)信號(hào)和輸入信號(hào)的幅度和功率。

可選地，所述校準(zhǔn)信號(hào)的頻率選擇在中頻調(diào)理通道3dB帶寬的內(nèi)邊緣，可變帶寬濾波單元的3dB帶寬之外。

可選地，F(xiàn)FT轉(zhuǎn)換后的頻譜間隔為Fs/N，其中Fs為采樣率，N為FFT的點(diǎn)數(shù)，這樣頻譜測量的頻率精度為Fs/N，F(xiàn)FT轉(zhuǎn)換后對(duì)3dB帶寬邊緣外的信號(hào)進(jìn)行峰值處理，測得校準(zhǔn)信號(hào)的頻率為f2的話，計(jì)算與校準(zhǔn)信號(hào)f1的頻率偏差，并計(jì)算測得的校準(zhǔn)信號(hào)的功率與校準(zhǔn)信號(hào)f1的功率偏差，然后把這兩個(gè)差值加到FFT轉(zhuǎn)換后的所有頻譜上，輸出頻譜。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)頻率和功率的快速測量；

(2)既保證了儀器的測量精度，又提高了儀器的測量速度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種快速高精度測量信號(hào)頻率功率參數(shù)的裝置的原理圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提出了一種快速高精度測量信號(hào)頻率功率參數(shù)的裝置和方法，用于提高信號(hào)分析接收類儀器設(shè)備的信號(hào)頻率和功率測量速度和測量精度。本發(fā)明是把校準(zhǔn)信號(hào)與輸入信號(hào)同步輸入同一接收通道中，并在處理中將校準(zhǔn)信號(hào)濾除，進(jìn)行測量時(shí)由于同時(shí)獲得了信號(hào)功率和頻率，測量值中獲得校準(zhǔn)信號(hào)的功率與頻率之偏差，就是通道對(duì)輸入信號(hào)引入的功率和頻率偏差，因而能夠?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的功率和頻率精確測量。

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的一種快速高精度測量信號(hào)頻率功率參數(shù)的裝置和方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明快速高精度測量信號(hào)頻率功率參數(shù)的裝置包括：變頻單元：通過混頻實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)到中頻信號(hào)的變換，是把信號(hào)頻率從射頻變換到固定中頻；可變帶寬濾波單元：對(duì)變頻后的中頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理，提供多個(gè)中頻帶寬的選擇，以便于為不同的分辨率帶寬提供多個(gè)中頻分析帶寬，其最大中頻帶寬小于中頻調(diào)理通道單元的中頻帶寬；校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生單元：產(chǎn)生預(yù)定頻率的正弦波校準(zhǔn)信號(hào)；中頻調(diào)理通道單元：實(shí)現(xiàn)中頻信號(hào)的濾波、放大等，用于濾除中頻帶寬以外的信號(hào)，并對(duì)中頻帶寬內(nèi)的信號(hào)實(shí)現(xiàn)幅度的放大調(diào)理，其中頻帶寬固定，但大于可變帶寬濾波單元的最大中頻分析帶寬；加法器：將校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號(hào)和變頻單元轉(zhuǎn)換完的中頻信號(hào)合并到一起，輸入到中頻調(diào)理通道；數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元：把調(diào)理后的模擬中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出到后端進(jìn)行FFT轉(zhuǎn)換；FFT轉(zhuǎn)換和校準(zhǔn)單元：把數(shù)字信號(hào)通過FFT轉(zhuǎn)換為頻譜，實(shí)現(xiàn)頻譜分析，并根據(jù)頻譜中實(shí)際測得的校準(zhǔn)信號(hào)的頻率和功率對(duì)整個(gè)頻譜結(jié)果進(jìn)行頻率和幅度的校正。

本發(fā)明快速高精度測量信號(hào)頻率功率參數(shù)的裝置的工作過程如下：

輸入的射頻信號(hào)經(jīng)過變頻單元，轉(zhuǎn)換為較低頻率的固定中頻信號(hào)后，與校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號(hào)輸入加法器相加，合并為一路信號(hào)，再進(jìn)入中頻信號(hào)調(diào)理通道，經(jīng)過選頻放大、濾波處理后，輸入數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，再由FFT轉(zhuǎn)換和校準(zhǔn)單元把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻譜序列，序列中包括了校準(zhǔn)信號(hào)和輸入信號(hào)的幅度和功率。變頻后的中頻信號(hào)通過可變?yōu)V波單元后，已經(jīng)沒有與校準(zhǔn)信號(hào)同頻的信號(hào)。校準(zhǔn)信號(hào)的頻率選擇在中頻調(diào)理通道3dB帶寬的內(nèi)邊緣，可變帶寬濾波單元的3dB帶寬之外，這樣不影響變頻后的中頻信號(hào)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換和FFT轉(zhuǎn)換，又能進(jìn)入數(shù)字化轉(zhuǎn)換帶寬范圍內(nèi)，具備一定的功率大小，并能經(jīng)過FFT轉(zhuǎn)換，不會(huì)產(chǎn)生頻譜的交疊。FFT轉(zhuǎn)換后的頻譜間隔為Fs/N，其中Fs為采樣率，N為FFT的點(diǎn)數(shù)，這樣頻譜測量的頻率精度即為Fs/N，F(xiàn)FT轉(zhuǎn)換后對(duì)3dB帶寬邊緣外的信號(hào)進(jìn)行峰值處理，測得校準(zhǔn)信號(hào)的頻率為f2的話，計(jì)算與校準(zhǔn)信號(hào)f1的頻率偏差，并計(jì)算測得的校準(zhǔn)信號(hào)的功率與校準(zhǔn)信號(hào)f1的功率偏差，然后把這兩個(gè)差值加到FFT轉(zhuǎn)換后的所有頻譜上，輸出頻譜即為頻率和功率精度更高的測量結(jié)果。

中頻采樣等時(shí)鐘的偏差，以及中頻處理的幅度和頻率偏差都可以消除，從而大大提高測量精度。校準(zhǔn)信號(hào)的頻率經(jīng)過中頻調(diào)理通道單元后頻率本身不會(huì)產(chǎn)生偏差，只是由于FFT的分辨率導(dǎo)致測量的頻譜結(jié)果產(chǎn)生偏差，因此可以通過這種與測量同步的實(shí)時(shí)的修正提高頻率測量精度，同樣每根頻譜功率差也由于通道的溫度等不穩(wěn)定性、FFT的運(yùn)算分辨率、以及數(shù)字化轉(zhuǎn)換的有限精度，導(dǎo)致功率測量偏差，通過這種同步的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，大大提高了測量精度。

為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面給出一具體實(shí)例：

在某型號(hào)的信號(hào)分析儀中，選定變頻后的中頻信號(hào)的中心頻率為375.5MHz，可變帶寬濾波單元的中心頻率也為375.5MHz，3dB帶寬為40MHz，帶外抑制為80dBc，中頻調(diào)理通道單元中抗混疊濾波器的帶寬為45MHz，校準(zhǔn)信號(hào)的頻率可以選擇在353MH和355.5MHz之間，選擇校準(zhǔn)信號(hào)頻率f1＝354MHz，功率為p1＝-10dBm，經(jīng)過數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元后，輸出數(shù)據(jù)速率為50MHz，再經(jīng)過FFT轉(zhuǎn)換和校準(zhǔn)單元運(yùn)算后，F(xiàn)FT運(yùn)算總點(diǎn)數(shù)選擇2048點(diǎn)，在邊緣355MHz附近，F(xiàn)FT第133根譜線處，讀得頻率為f2＝352.8681640625MHz，功率p2為-14.2dBm，測得信號(hào)與與校準(zhǔn)信號(hào)的頻率偏差為f2-f1＝352.8681640625-353＝-0.1318359375MHz，功率偏差為p2-p1＝-14.2-(10)＝-4.2dB，由于中頻通道調(diào)理濾波器對(duì)校準(zhǔn)信號(hào)衰減了3dB，需要再加上3dB，因此p2-p1+3＝-1.2dB，F(xiàn)FT運(yùn)算后的所有功率譜的頻率偏差為-0.1318359375MHz，功率偏差為-1.2dB，所有的譜線結(jié)果頻率都要加頻率偏差，譜線功率結(jié)果加功率偏差然后輸出，就是校準(zhǔn)后的頻譜輸出?？紤]到中頻濾波器的帶寬邊緣，因此FFT運(yùn)算后的結(jié)果只取中間的大部分。校準(zhǔn)信號(hào)處于混疊帶寬之外，不影響帶內(nèi)的測量結(jié)果。這樣每次測量都會(huì)對(duì)輸入信號(hào)和校準(zhǔn)信號(hào)同時(shí)測量轉(zhuǎn)換，校準(zhǔn)信號(hào)的結(jié)果對(duì)每次測量的頻譜都要去修正，不需要測量與校準(zhǔn)過程分開的單獨(dú)的校準(zhǔn)流程，這樣既提高了測量速度，也提高了測量精度。

本發(fā)明還提出了一種快速高精度測量信號(hào)頻率功率參數(shù)的方法，其工作原理已在上述本發(fā)明裝置的描述中闡明，這里不再贅述。

本發(fā)明快速高精度測量信號(hào)頻率功率參數(shù)的裝置和方法，能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)頻率和功率的快速測量，既保證了儀器的測量精度，又提高了儀器的測量速度。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。