专利名称：无预选器频谱仪外混频方式下的外部自动信号识别方法
技术领域：
本发明属于微波信号的频谱分析领域，特别是涉及一种信号识别方法。
背景技术：
目前频谱分析仪一体机的工作频率最高可以到70GHz。为使这样的频谱分析仪能 够在更高频率上工作，一般需要连接外混频器对频谱分析仪进行扩频。应用了外混频器的 频谱仪的工作频率甚至可以达到320GHz。外混频器分两种，一种带有预选器，另外一种不带 预选器。带预选器的混频器价格比不带预选器的混频器要昂贵得多，而且目前市场上带有 预选器的混频器的最高工作频率只能做到75GHz，在75GHz之上工作只能应用不带预选器 的混频器。通常对频谱仪进行扩频的外混频器采用了谐波混频的工作方式。这种混频方式的 问题在于单一频率的输入信号经混频后会出现频谱仪无法识别的“多重”响应。带有预选 器的混频器可以消除这种“多重”响应，使得当输入需要分析单一频率的信号时，频谱仪仅 输出一个与输入信号的频率相等的谱线。然而外混频器无预选器时单一频率的输入信号进 入混频器后，由于混频后“多重”响应的存在，频谱仪的输出就会显示出多条谱线，导致很难 对输入信号的频谱进行分析。
图1示出现有技术的频谱仪系统100的示意图。频谱仪系统100包括无预选混频 器2，频谱仪3。频谱仪系统100要分析的信号是由信号源1产生的例如W波段的毫米波信 号，频率范围为75GHz 110GHz。为使频谱仪3，其一阶本振信号的扫描范围例如为3GHz 6. 8GHz,的工作频率扩展到包含该毫米波信号的波段，采用了无预选器的外混频器2对该 频谱仪进行扩频。在这种情况下频谱仪的一阶本振信号^。送入混频器。由于混频器的非 线性，频谱仪的该一阶本振信号在混频器中产生了丰富的谐波。这种情况下频谱仪3工作 在谐波混频方式。图2示出图1所示频谱仪系统的谐波混频的工作原理图。在图2中由图1中信号源1产生的输入信号fs和来自频谱仪的一阶本振信号
在混频器2中进行谐波混频，经谐波混频后的混频信号输出至频谱仪的中频滤波器。当该 混频信号的频率等于该中频滤波器的中心频率时，即输入信号fs和一阶本振信号 ·ω的谐 波满足公式(1)时，该混频信号就能通过该中频滤波器成为中频信号fIF，然后该中频信号 fIF经过频谱仪的进一步处理在显示屏上显示出谱线。fs = n · fL。士 fIF(1)式中fs是输入信号的频率，是频谱仪一阶本振信号的频率，η是正整数，表示一 阶本振信号谐波的谐波次数，fIF是频谱仪中频滤波器的中心频率，例如fIF = 310. 7MHz一般情况下，当对频谱仪进行扩频时，只选用频谱仪整个扫描范围中的一段频 率范围例如4. 15GHz 6. 09GHz作为一阶本振信号f^进行扫描。当输入信号fs例如是 75GHz IlOGHz的毫米波信号时，对于由公式(1)得到的公式O)
权利要求
1.一种外混频方式无预选器频谱仪的外部信号识别方法，包括以下步骤 来自频谱仪的一阶本振信号的谐波在外混频器与外部信号混频形成混频信号； 混频信号经频谱仪的中频滤波器滤波成为中频信号，频谱仪显示所述中频信号对应的多重响应谱线； 采集所述多重响应谱线的频率数据； 根据所采集谱线的频率间隔识别外部信号。
2.根据权利要求1所述的外混频方式无预选器频谱仪的外部信号识别方法，其特征在 于，显示的所述中频信号对应的多重响应谱线成对出现且满足以下关系式
3.根据权利要求1所述的外混频方式无预选器频谱仪的外部信号识别方法，其特征在 于，所述根据所采集谱线的频率间隔识别外部信号进一步包括根据频谱仪指定的混频模式“N+”或“Ν_”，将所采集的各谱线向低频或高频平移2倍的 中频滤波器中心频率；将平移谱线与原谱线重叠的谱线识别为外部信号频率谱线，得到该外部信号的频率。
4.根据权利要求1所述的外混频方式无预选器频谱仪的外部信号识别方法，其特征在 于，所述根据所采集谱线的频率间隔识别外部信号进一步包括计算各谱线之间频率间隔并取出频率间隔为2倍中频滤波器中心频率的谱线对； 根据频谱仪指定的混频模式“N+”或“Ν_”，将谱线对中低频率谱线或高频率谱线识别为 外部信号频率谱线，得到该外部信号的频率。
5.根据权利要求1所述的外混频方式无预选器频谱仪的外部信号识别方法，其特征在 于，所述采集多重响应谱线的频率数据的步骤包括设置谱线的幅度阈值；根据被测信号的频率稳定度选择观察带宽以达到频率测量精度； 通过按照选择的观察带宽对频谱仪的扫描范围分段且各段部分重叠地扫描所述多重 响应谱线采集幅度值大于幅度阈值的各谱线的频率。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述幅度阈值设置为高于频谱仪本底噪声电平3dB以上。
7.根据权利要求5的方法，其特征在于，根据被测信号的频率稳定度选择观察带宽，使 得频率值的绝对测量精度至少为0. IMHz0
8.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述分段且部分重叠地扫描包括对于“N_”混频模式，从扫描范围的起始频率至少前推2倍的中频滤波器中心频率的频 率开始扫描；对于“N+”混频模式，至扫描范围的终止频率至少后延2倍的中频滤波器中心频率的频 率结束扫描；将其余各段扫描的起点前移观察带宽的1/10以便重叠扫描。
9.一种外混频方式无预选器频谱仪，包括本振信号发生器，用于输出一阶本振信号；中频滤波器，用于接收一阶本振信号的谐波与外部信号混频的得到的混频信号并对该 混频信号进行滤波，输出中频信号的多重响应谱；显示单元，用于显示信号；频率采集单元，用于采集所显示多重响应谱线的频率；数据处理单元，用于根据所采集谱线的频率间隔识别外部信号。
10.根据权利要求9所述的外混频方式无预选器频谱仪，其特征在于，数据处理单元根 据频谱仪指定的混频模式“N+”或“N_”，将所采集的各谱线的频率值减去或加上2倍的中频 滤波器中心频率得到各谱线频率的平移频率，并通过比较平移频率与原谱线频率，将二者 相等的频率识别为该外部信号的频率。
11.根据权利要求9所述的外混频方式无预选器频谱仪，其特征在于，数据处理单元计 算各谱线之间频率差，提取差值为2倍中频滤波器中心频率的谱线频率值，并根据频谱仪 指定的混频模式“N+”或“N_”，将谱线频率中低频率或高频率识别为外部信号频率。
全文摘要
本发明提供一种外混频方式无预选器频谱仪的外部信号识别方法，包括以下步骤来自频谱仪的一阶本振信号的谐波在外混频器与外部信号混频形成混频信号；混频信号经频谱仪的中频滤波器滤波成为中频信号，频谱仪显示所述中频信号对应的多重响应谱线；采集所述多重响应谱线的频率数据；根据所采集谱线的频率间隔识别外部信号。根据本发明的方法，可以使本身不具备信号识别的功能的频谱仪在进行无预选器的外混频器扩频时对外部信号进行精确分析。
文档编号G01R23/16GK102095930SQ20101060125
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者冯进军, 李镇远, 梁友焕 申请人:中国电子科技集团公司第十二研究所