一种频谱分析仪实时性能评价系统及评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种频谱分析仪实时性能评价系统，还提供了一种频谱分析仪实时性能评价方法，还提供了一种频谱分析仪信号截获概率的评价方法。
【背景技术】
[0002]实时频谱分析仪器通常都是采用数字信号处理方法，将模拟信号变换成数字信号，然后利用数字处理技术进行傅里叶变换(或FFT)获得信号的频谱，由于频谱运算速度非常快，是即时实现的，因此可以分析信号频谱随时间的变化情况。
[0003]实时频谱分析仪在实时频谱分析时，一次频谱计算得到的频谱数据，通常称为一帧频谱，而一次频谱计算所需要的时域取样点数N称为一帧的数据长度。当实时频谱分析仪中计算一帧频谱花费的时间小于等于ADC采集一帧数据花费的时间时，通常认为频谱分析仪是实时工作的。
[0004]近年来，微波实时频谱分析仪因其对微波短时信号的截获能力强成为无线电工程师喜欢的测试设备。自美国泰克公司推出第一台微波实时频谱分析仪后，国际上各大仪器厂家也纷纷推出了自己的实时频谱分析仪。实时频谱处理速度越高，实时性能越好。目前通常采用100%截获信号最短持续时间(Tp)指标作为体现实时频谱分析实时性能的核心指标，例如德国R&S公司的FSVR实时频谱分析仪的Τρ指标为24us，具体含义是如果在实时频谱分析仪正在测量的频段内出现一个持续时间24us且功率稳定的正弦信号，实时频谱分析仪能够100%的截获到该信号，并能在实时频谱轨迹中测量正确的信号功率。
[0005]虽然实时频谱分析仪的Τρ指标是数字信号处理设计保证的，在产品检验时无需进行测试检验。但是由于各个实时频谱分析仪的生产厂家提供Τρ指标的限定条件常常不同，导致用户在选购仪器时，无法真正衡量不同厂家的实时频谱分析仪的实时性能的优劣。
[0006]另外实时频谱分析仪常用于构建各种电磁频谱监测系统，或干扰检测系统，因此测量实时频谱分析仪某种工作状态下对给定持续时间的短时信号的截获概率，可以帮助用户评价监测系统的性能。而如何提供一种频谱分析实时性能评价方法，是目前亟待解决的问题。
【发明内容】
[0007]本发明提出一种频谱分析仪实时性能评价系统及评价方法，帮助用户评价监测系统的性能。
[0008]本发明的技术方案是这样实现的:
[0009]—种频谱分析仪实时性能评价系统，包括:频率参考、脉冲信号发生器、射频信号发生器和待测实时频谱分析仪；
[0010]频率参考为待测实时频谱分析仪和脉冲信号发生器提供参考时钟基准，脉冲信号发生器产生的脉冲波形信号通过输出端口连接到射频信号发生器的外调制输入端口，射频信号发生器将外部输入的脉冲波形信号调制到某一载波频率上，射频信号发生器产生的脉冲调制信号通过输出端口连接到待测实时频谱分析仪的射频输入端口。
[0011]可选地，所述脉冲信号发生器产生脉冲宽度、脉冲周期和脉冲延迟均可调的TTL脉冲波形信号，并且脉冲宽度、脉冲周期和脉冲延迟的设置分辨率小于等于Tp数值的最低有效位的时间刻度AT。
[0012]可选地，所述射频信号发生器具有外部脉冲调制功能。
[0013]基于上述评价系统，本发明还提出了一种频谱分析仪Tp指标的评价方法，包括如下步骤:
[0014]步骤1:将待测实时频谱分析仪设置成Tp指标限定条件的状态，中心频率为频率测量范围的任何一个频点;将射频信号发生器设置成脉冲调制，脉冲输入为外部，输出脉冲调制信号的载频与待测实时频谱分析仪的中心频率一致；
[0015]步骤:2:将射频信号发生器的脉冲调制关闭，记录实时频谱分析仪在中心频率处测量的信号功率值P;
[0016]步骤3:打开射频信号发生器的脉冲调制功能，设置脉冲信号发生器输出的脉冲周期T为当前待测实时频谱分析仪的扫描时间，脉冲宽度为Tp，脉冲延迟为Os;
[0017]步骤4:记录实时频谱分析仪在中心频率处测量的信号功率值PI，如果I P1-P I <Ap，则进入步骤5，否则证明该实时频谱分析仪不满足给定Tp指标，结束；
[0018]步骤5:以Tp数值的最低有效位的时间刻度△ T逐步增大脉冲信号发生器的脉冲延迟，每调整一次，记录实时频谱分析仪在中心频率处测量的信号功率值Pn，直到脉冲延迟等于脉冲周期；只要一次I Pn-P I >Ap，则证明该实时频谱分析仪不满足给定Tp指标，如果所有
Pn-P I均< Ap，则证明待测实时频谱分析仪满足给定的Tp指标。
[0019]基于上述评价系统，本发明还提出了一种频谱分析仪信号截获概率的评价方法，包括如下步骤:
[0020]步骤1:将待测实时频谱分析仪设置成预期的工作状态，将射频信号发生器设置成脉冲调制，脉冲输入为外部，输出脉冲调制信号的载频与待测实时频谱分析仪的中心频率一致；
[0021]步骤2:将射频信号发生器的脉冲调制关闭，记录实时频谱分析仪在中心频率处测量的信号功率值P;
[0022]步骤3:打开射频信号发生器的脉冲调制功能，设置脉冲信号发生器输出的脉冲周期T为当前待测实时频谱分析仪的扫描时间，脉冲宽度为Tu，脉冲延迟为Os;
[0023]步骤4:记录实时频谱分析仪在中心频率处测量的信号功率值Pl，如果IPl-P I <Ap，则进入第5步，否则进入第7步；
[0024]步骤5:以Tu数值的最低有效位的时间刻度△ T逐步增大脉冲信号发生器的脉冲延迟，每调整一次，记录实时频谱分析仪在中心频率处测量的信号功率值Pn，并计算I Pn-P I是否小于等于Ap;如果直到脉冲延迟等于T，所有I Pn-P I均小于等于Ap，则说明实时频谱分析仪在当前工作状态下对持续时间为Tu的信号的截获概率为100% ;否则直到某一次的I Pn-P
大于Ap，记录当前的脉冲延迟数值Tl ；
[0025]步骤6:继续以Tu数值的最低有效位的时间刻度△T逐步增大脉冲信号发生器的脉冲延迟，每调整一次，记录实时频谱分析仪在中心频率处测量的信号功率值Pn，并计算|Pn-P I是否一直大于Ap，直到某一次的I Pn-P I < Ap，记录当前的脉冲延迟数值T2;如果(T2-T1)/T大于100 %，则说明待测实时频谱分析仪存在故障，否则此时实时频谱分析仪在当前工作状态下对持续时间为Tu的信号截获概率为[(T2-T1)/T] X100% ;
[0026]步骤7:以Tu数值的最低有效位的时间刻度逐步△ T增大脉冲信号发生器的脉冲延迟，每调整一次，记录实时频谱分析仪在中心频率处测量的信号功率值Pn，并计算I Pn-P I是否均大于Ap;如果直到脉冲延迟等于T，所有I Pn-P I均大于Ap，则说明实时频谱分析仪在当前工作状态下对持续时间为Tu的信号100%截获的概率为零;否则直到某一次的I Pn-P I小于等于Ap，记录当前的脉冲延迟数值T3;
[0027]步骤8:继续以Tu数值的最低有效位的时间刻度△T逐步增大脉冲信号发生器的脉冲延迟，每调整一次，记录实时频谱分析仪在中心频率处测量的信号功率值Pn，并计算|Pn-P|是否一直小于等于Ap，直到某一次的I Pn-P I大于Ap，记录当前的脉冲延迟数值T4;如果(T4-T3)/T大于100%，则说明待测实时频谱分析仪存在故障，否则此时实时频谱分析仪在当前工作状态下对持续时间为Tu的信号截获概率为[1 -((T4-T3)/T) ] X 100%。
[0028]本发明的有益效果是:
[0029](1)可以检验实时频谱分析仪是否满足给定Tp指标；
[0030](2)测量实时频谱分析仪某种工作状态下对给定持续时间Tu的短时信号的截获概率，能够定量的评价或衡量实时频谱分析仪的实时性能。
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本发明一种频谱分析仪实时性能评价系统的原理框图。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]微波实时频谱分析仪通过实时的傅里叶变换，可以实时分析带宽内实时获得信号频谱随时间的变化特征。100%截获信号最短持续时间(Tp)是体现频谱分析仪实时性的核心指标。本发明提出了一种可以检验实时频谱分析仪是否满足给定Tp指标的评价系统和评价方法，还提出一种测量实时频谱分析仪某种工作状态下对给定持续时间Tu的短时信号的截获概率的方法。
[0035]为了评价实时频谱分析仪的实时性能，如图1所示，本发明的频谱分析仪实时性能评价系统包括:频率参考1、脉冲信号发生器2、射频信号发生器3和待测实时频谱分析仪4。
[0036]频率参考1为待测实时频谱分析仪4和脉冲信号发生器2提供参考时钟基准，脉冲信号发生器2产生的脉冲波形信号通过输出端口连接到射频信号发生器3的外调制输入端口，射频信号发生器3将外部输入的脉冲波形信号调制到某一载波频率上，射频信号发生器3产生的脉冲调制信号输出端口连接到待测实时频谱分析仪4的射频输入端口。
[0037]其中，脉冲信号发生器2必须能够产生脉冲宽度、脉冲周期和脉冲延迟均可调整的TTL脉冲波形信号，并且其脉冲宽度、脉冲周期和脉冲延迟的设置分辨率小于等于Τρ数值的最低有效位的时间刻度A To
[0038]射频信号发生器3必须具有外部脉冲调制功能。
[0039]假定待测实时频谱分析仪的幅度测量准确度表示S±Ap，Ap为正实数，并假定某一次测量，只有在实时频谱分析仪测量的短时信号功率与真实信号功率的差值小于等于Ap时，才表示该次测量信号被截获到了。
[0040]基于上述评价系统，本发明还提出了一种实时频谱分析仪是否满足给定Τρ指标的评价方法，包括如下步骤:
[0041]步骤1:将待测实时频谱分析仪设置成Τ