1.一种频谱分析仪,包括:依次连接的第一混频器、中频处理单元、模数转换器、数字下变频单元、包络检波模块和显示器,与所述第一混频器相连接的第一振荡器,以及分别与所述第一振荡器、所述数字下变频单元和所述显示器相连接的控制器;
所述第一振荡器根据所述控制器的控制命令产生频率改变的本振信号;
所述第一混频器输入端作为被测信号的输入端,并将所述被测信号与所述本振信号进行混频,使得信号频率固定在中频频率,获得中频信号;
其特征在于,
在所述数字下变频单元和所述包络检波模块之间还连接有DFT处理单元,所述DFT处理单元通过离散傅里叶变换使得数字信号由时域信号为频域信号,在频域对宽频带信号进行频谱分析;
所述中频处理单元包括依次连接的第一滤波器和放大器,所述第一滤波器用于限定分辨力带宽和消除噪声,所述放大器用于调整所述中频信号的增益;
所述数字下变频单元包括依次连接的第二混频器、第二滤波器和抽取模块,以及与所述第二混频器、所述控制器相连接的第二振荡器;所述第二振荡器为数字振荡器,所述第二混频器为数字混频器;所述第二混频器和所述第二振荡器用于对所述数字信号进行正交变频使所述数字信号的频谱无失真无混叠地变换到零频,所述第二滤波器为CIC滤波器,用于对变频后的数字信号进行滤波,所述抽取模块用于对滤波后的数字信号进行抽取和降速,从而经过变频、滤波和抽取得到低速数字信号,使得数字信号满足进入DFT处理单元的要求;
所述控制器用于控制所述第一振荡器不间断改变本振信号频率从而扫描整个频段的频谱能量,并用于设置离散傅里叶变换的分析带宽,使得所述分析带宽小于或等于本振信号频率的变化步进。
2.如权利要求1所述的频谱分析仪,其特征在于,所述DFT处理单元包括依次连接的第三滤波器、加窗模块、FFT模块和取数模块;
所述第三滤波器为低通滤波器,将经过CIC滤波后的非平坦响应补偿为一个平坦的矩形窗,使得进入FFT模块的低速数字信号没有频域上的衰减;
加窗模块通过对所述低速数字信号进行加窗,防止频谱泄漏并获得特定形状的频谱;
FFT模块通过对所述低速数字信号进行快速傅里叶变换,得频域下的N个变换结果;
取数模块,根据所述本振信号频率的变化步进,从变换结果N中选取和所述步进相同的比例的M个变换结果作为所述频域信号,所述M=N*Fstep/Fs,其中,Fstep表示本振信号频率变化的步进,Fs表示实施离散傅里叶变换的采样频率。
3.如权利要求2所述的频谱分析仪,其特征在于,所述第三滤波器为FIR滤波器,用于对低速数字信号进行边带抑制和频率响应补偿,使得分析带宽外的能量抑制到需要的电平之下,使得分析带宽内的能量补偿到平坦。
4.如权利要求2所述的频谱分析仪,其特征在于,对低速数字信号进行加窗使用高斯窗函数,使得频谱分析结果形状为高斯型。
5.如权利要求1至4中任一项所述的频谱分析仪,其特征在于,所述第一振荡器产生的本振信号频率变化的步进和所述DFT处理单元实施离散傅里叶变换的分析带宽相同,即Fstep=Fa,其中,Fstep表示本振信号频率变化的步进,Fa表示所述DFT处理单元实施离散傅里叶变换的分析带宽。
6.如权利要求1至4中任一项所述的频谱分析仪,其特征在于,所述DFT处理单元实施离散傅里叶变换的分析带宽的至少2倍以上作为所述DFT处理单元实施离散傅里叶变换的采样频率,即Fa等于Fs的1/2以下,其中,Fa表示所述DFT处理单元实施离散傅里叶变换的分析带宽,Fs表示所述DFT处理单元实施离散傅里叶变换的采样频率。
7.一种频谱分析仪数据处理方法,其特征在于,包括:
不间断改变本振信号频率从而扫描整个频段的频谱能量;
设置实施离散傅里叶变换的分析带宽,使得所述分析带宽小于或等于本振信号频率的变化步进;
根据所述分析带宽,通过离散傅里叶变换使得数字信号由时域信号为频域信号,在频域一次性对宽频带信号进行频谱分析。
8.如权利要求8所述的方法,其特征在于,本振信号频率变化的步进与实施离散傅里叶变换的分析带宽相等。