用于频谱分析仪的频率转换器中实际谱线和影像谱线区分的制作方法

专利名称：用于频谱分析仪的频率转换器中实际谱线和影像谱线区分的制作方法
技术领域：
本发明涉及频率转换器。更具体地，涉及在频率转换器中消除影像谱线(image ray)的处理。
背景技术：
频谱分析仪是一种测量仪器，其量化了要分析的信号的电磁频谱中每一频率所包含的能量或者电磁能。这种分析仪通常工作在从几百赫兹或者更少到几千兆赫兹的频率范围内。这种仪器用于设计无线电射频和微波系统，特别是用于测量扰乱无线传输的电磁微扰。它还用于校验和调谐安装在例如专用塔、高建筑物等较高点上的通信系统。由于这些原因，且因为无线传输是快速增长的行业，重量和体积对于用户的安全和工作状况来说变得越来越重要。
为了确定频谱，例如最小频率fmin和最大频率fmax之间的每一频率处的功率，需要使用带通滤波器扫描工作频谱并测量滤波器输出处的功率。滤波器的带宽必需可变以能够分开相近的信号或者迅速扫描整个带宽。由于没有技术可用于在整个频率范围内直接进行这种滤波，通常通过外差法将需要分析的信号转换为给定的频率，然后相应地进行滤波。滤波器带宽的最小值和最大值依赖于仪器的综合性能。对于中等仪器，滤波器以步幅比1，3，10等在300Hz到3MHz的范围内可变。
频率转换器基本上是一个混频器。混频器是本领域内公知的部件，它是一种信号的乘法器，这些信号可以分解为正弦信号的和，如同傅立叶证明的。那么混频过程就是正弦信号的乘法。为了讨论简单，认为混频器是理想的，即只考虑一阶的乘法。我们将使用简单的公知等式sin(A)·sin(B)＝0.5·[cos(A-B)-cos(A+B)]其中sinA是混频器输入的正弦信号，B是本地振荡器提供的正弦信号，以下简称为LO。
图1示出了现有装置的一部分，其用于例如本发明申请人所出售的可通过购买获得的频谱分析仪的前端。将参考该图使用简单的数值例子讨论本发明所要解决的问题。图1的装置包括混频器2，用于将待分析的信号与频率fol的本地振荡器4的输出进行混频。混频器的输出施加到在频率fi附近进行滤波的带通滤波器6。第二混频器16和第二本地振荡器15将称为中间频率IF的该频率fi转换为最终频率，对于该最终频率存在进行简单和有效的分析的技术。滤波器17消除第二混频器输出中不需要的频率。直接转换需要滤波器6非常高的选择性，在多数情况下不适于此处描述类型的仪器。
图1的装置的工作如下。本地振荡器4和混频器2将转换装置接收的信号转换为中间频率fi处的信号。在此频率处，带通滤波器6消除混频器在混频中产生的称为寄生频率的不需要的频率。在输入信号频率低于和高于第一本地振荡器的频率时，混频器生成频率fi的信号，具体为|fol-fin|＝fi (1)其中fin是输入到混频器的信号中的频率谱线(frequency ray)。
为了确定施加到图1的装置的信号中是否存在给定频率fin的谱线，对本地振荡器的频率进行控制，使得fol-fin＝fi (2)由此，当本地振荡器设定在频率fol＝fi+fin时，滤波器6输出的信号代表施加到混频器的信号中频率fin的谱线。
当根据(2)选择振荡器的频率时，称为影像频率(image frequency)的频率fin’，也可以在混频器2和滤波器6的输出处形成频率fi的谱线。实际上，假设fol＝fin+fi (2’)那么在施加到混频器的信号中频率为fin’＝fol+fi＝fin+2·fi(3)的谱线也会在混频器的输出处形成fi的谱线。实际上，混频器提供的信号为fin’-fol＝fi因此，对于给定的振荡器频率值，混频器输出的谱线可以代表所寻找的频率fin，但也表示存在影像频率。影像频率相对于所寻找的频率偏移2·fi。
如果扫描振荡器频率来提供输入信号的频谱，那么对于输入信号中给定频率fin的谱线，谱线出现在fol＝fin+fi和fol’＝fin-fi这对于输入的每个信号提供了混频器输出处的两个谱线。
例如，假设中间频率为400MHz。假设输入信号中存在fin＝10GHz的实际谱线。为了寻找输入信号中10GHz附近的谱线，振荡器设定在频率fol＝10.4GHz上。由此，混频器的输出处出现了谱线这是期望出现的谱线。但是振荡器设定在fol＝10.4GHz时，频谱中fin’＝10.8GHz的谱线也会引起在混频器输出处出现频率400MHz的信号。
在扫描模式中，假设输入信号中存在fin＝10GHz的谱线。当fol为10.4GHz时，混频器的输出处出现信号。但是，振荡器频率设定在fol＝9.6GHz时，混频器输出处也出现信号。
在两种情况下，都有影像谱线的问题。
一种解决该问题的方案是使用称为前置滤波器的可调节滤波器1对施加给转换器的信号进行滤波。在以上给出的例子中，当振荡器的频率设定在10.4GHz时，可以在10GHz附近对输入信号进行滤波，以避开10.8GHz的影像频率。这种方案成本相当高，而且很难在宽范围的频率，例如3到50GHz内进行实施，就我们所知，至今还没有更宽范围的商业产品出现。这种前置滤波器1还非常重，相当大，并且功耗高，这都是对以电池工作的移动系统的大障碍。注意到，当使用前置滤波器1时，如以上可以看到的，由于必须滤除影像谱线的前置滤波器1受限制的品质因子，第一IF频率通常在400MHz附近。这说明需要第二混频器和第二振荡器。
另一种方案现在用在申请人所出售的、参考号为R3273的用于30GHz以上的极高频率的频谱分析仪中。将两次连续的扫描结果叠加来分析给定的频谱。在第一扫描中，假设fol-fin＝fi(2)在x坐标为频率的屏幕上显示频率为fol-fi＝fin(4)的谱线。
当振荡器设置在频率fol时每次在混频器的输出处出现信号时，就在屏幕上显示与其功率等级成比例的谱线。假设输入到混频器的信号中存在fin的谱线，当fol-fin＝fi (2)和当fin-fol＝fi (5)时，混频器的输出处出现信号。
在(2)的情况下，在屏幕上显示fin的谱线；在(5)的情况下，在屏幕上显示fin-2·fi的谱线，这是不对应输入到混频器的信号中的实际谱线的影像谱线。
在第二扫描中，假设fin-fol＝fi (5)当振荡器设置在频率fol时每次在混频器的输出处出现信号时，在屏幕上显示频率为fol+fi＝fin (6)的谱线。假设输入到混频器的信号中存在fin的谱线，当fol-fin＝fi (2)和当fin-fol＝fi (5)时，混频器的输出处出现信号。
在(5)的情况下，在屏幕上显示fin的谱线；在(2)的情况下，在屏幕上显示fin+2·fi的谱线，这是不对应输入到混频器的信号中的实际谱线的影像谱线。
对于给定的频率fin的光谱谱线，当两次扫描相继显示在同一屏幕上时，屏幕上出现三种谱线-一种频率为fin的谱线，两次扫描中都出现；-一种频率为fin’＝fin-2·fi的谱线，出现在其中一次扫描中；-一种频率为fin”＝fin+2·fi的谱线，出现在其中一次扫描中。
第一种谱线在屏幕上稳定；另两种谱线闪烁，因为它们只在两次扫描的其中一次扫描中出现。这使得能够区分影像谱线，并定位输入信号中实际存在的频率谱线。
再次假设第一中间频率为400MHz。假设输入信号中存在fin＝10GHz的谱线。在第一扫描中，当振荡器的频率设定在fol＝10.4GHz时，混频器的输出处出现谱线，对应10GHz的期望的谱线。但是，当fol＝9.6GHz时，混频器的输出处也出现信号，这是频谱中fin’＝9.2GHz的影像谱线的信号。在第一扫描中，显示了9.2和10.0GHz的谱线。
在第二扫描中，当振荡器的频率设定在fol＝9.6GHz时，混频器的输出处出现谱线，这对应fin＝10GHz的期望的谱线；当fol＝10.4GHz时，混频器的输出处出现另一谱线，这是对应频谱中fin”＝10.8GHz的影像谱线的谱线。在第二扫描中，显示了10.0和10.8GHz的谱线。
当以仪器的刷新速度显示两次扫描时，9.2和10.8GHz的谱线闪烁，而10.0GHz的谱线稳定。这使得用户能够区分实际的谱线，并认识到另外两个谱线是伪象。
本发明基于以下的新问题在特定的情况下，进行两次扫描的现有技术操作可能并不令人满意。例如，假设输入信号中出现两种谱线。对于谱线间的特定间隔，有可能出现实际上并不代表输入信号中的任何实际谱线，而只是表示对于两个实际谱线相同的寄生响应的稳定的谱线。
具体地，假设输入信号具有fin1和fin2的两种谱线，fin1＜fin2。一次扫描形成了fin1，fin2，fin’1＝fin1-2·fi和fin’2＝fin2-2·fi的谱线；第二扫描形成了fin1，fin2，fin”1＝fin1+2·fi和fin”2＝fin2+2·fi的谱线。例如，假设fin’2＝fin”1(7)那么fin1+2·fi＝fin2-2·fifin2＝fin1+4·fi在此情况下，屏幕上出现三条稳定的谱线，两条闪烁的谱线。
同样以400MHz为例，假设输入信号中存在fin1＝10GHz和fin2＝11.6GHz的两种谱线。在第一扫描中，当振荡器的频率设定在fol＝10.4GHz时，混频器的输出处出现谱线，这对应fin1。但是，当fol＝9.6GHz时，混频器的输出处也出现信号，这是对应频谱中fin’1＝9.2GHz的影像谱线的信号。类似地，对于fin2的第二谱线，当振荡器的频率设定在fol＝12.0GHz时，混频器的输出处出现谱线，这对应fin2；当fol＝11.2GHz时，混频器的输出处也出现信号，这是对应频谱中fin’2＝10.8GHz的影像谱线的信号。
在第二扫描中，当振荡器的频率设定在fol＝9.6GHz时，混频器的输出处出现谱线，这对应fin1。但是，当fol＝10.4GHz时，混频器的输出处也出现信号，这是对应频谱中fin”1＝10.8GHz的影像谱线的信号。类似地，对于fin2的第二谱线，当振荡器的频率设定在fol＝11.2GHz时，混频器的输出处出现谱线，这对应fin2；当fol＝12.0GHz时，混频器的输出处也出现信号，这是对应频谱中fin”2＝12.4GHz的影像谱线的信号。
因此，屏幕上出现10，10.8和11.6GHz的稳定谱线；9.2和12.4GHz的闪烁谱线也出现在屏幕上。但是，10.8GHz的谱线也是影像谱线它是第二扫描中第二实际谱线的影像谱线，也是第一扫描中第一实际谱线的影像。
这个新问题当然并不限于两个实际谱线，还出现在其中一对谱线之间的频率间隔对应于4·fi的超过两个谱线的情况。

发明内容
本发明提供了一种解决上述新问题的方案。提出了不管输入信号中谱线的数量和位置如何，在进行了至少第一扫描之后，继续进行扫描以消除对输入信号中实际谱线的任何进一步的疑惑。
在一些实施例中，本发明还解决了另一问题。该问题是屏幕上显示连续扫描可能使得区分实际或稳定谱线与影像或闪烁谱线相当困难。这在谱线数量增加的情况特别显著。
本发明的一些实施例提供了对此问题的解决方案，通过对信号进行数字处理消除了影像谱线。
更具体地，本发明提供了一种消除频率转换装置中形成的影像谱线的处理(如权利要求1限定的)，该频率转换装置由输入信号的频率谱线形成实际谱线和影像谱线。从属权利要求限定了较佳实施例。


图1是现有频率转换装置的部分的示意图；
图2是实施本发明实施例的电路的图示；图3是根据本发明的处理方法的流程图。
具体实施例方式
本发明进一步的特征和优点将在以下参考附图对作为非限制性示例给出的本发明的实施例的描述中变得更加清楚。
本发明提出继续进行第三扫描，以区分实际谱线和影像谱线。第三扫描根据在第一和第二扫描中确认的谱线进行，以消除对于实际谱线和影像谱线的任何可能的疑惑。
更一般地，本发明提出进行提供实际谱线和影像谱线的至少第一扫描，然后进行进一步扫描区分所述至少第一扫描不能区分的实际谱线和影像谱线。进一步的扫描根据所述至少第一扫描中确定的谱线进行，以消除对于实际谱线和影像谱线的任何可能的疑惑。
本发明还提出了从屏幕显示中消除影像谱线，如将描述的。
本发明还提出使用根据以下所述选择的两个滤波器构成的第一中间频率滤波器。
第一和第二扫描可以如现有方案中的进行；再次地，这能避免进行第一和第二扫描所需的硬件的任何实际变化。也可以在不同的条件下进行这两次扫描，如下所述。
假设输入信号中存在多个谱线，频率为fin1至finn，n为整数。同样，中间频率fi处在混频器输出处的滤波器的带宽内。
第一扫描可以如上进行，前提的假设为fol-finn＝fi(8)之后在fini，i从1到n变化，形成预期的谱线。
第一扫描还在以下的频率形成影像谱线fin’i＝fini-2·fi换句话说，对于第一扫描对输入信号中的每个实际谱线找出了两条谱线。这些谱线中的一条是由输入信号中存在的实际频率谱线形成的，而另一条是影像谱线。没有办法在混频器的输出处区分这两条谱线。
进行第二扫描从而第二扫描的实际谱线与第一扫描的实际谱线一致；另外，第二扫描的影像谱线至少在大多数情况下都相对第一扫描的影像谱线偏移。这可以简单地通过将本地振荡器和滤波器的频率偏移相同的偏移量ε(ε当然不等于零)来完成。频率偏移量ε通常小于输入频率或者本地振荡器频率，如之后将看到的，它可以是正的或者负的。在此例中，以上的关系(8)变为fol+ε-fini＝fi+ε (9)但是，影像谱线频率为fin”i，由下式给出fin”i＝fini-2(fi+ε)＝fin’i-2·ε(10)第二扫描中的影像频率相对实际寻找的频率偏移2·(fi+ε)。另外，第二扫描中的影像频率相对于第一扫描中的影像频率偏移2·ε。
因此第二扫描形成fink的预期谱线，k从1到n变化。
还会在以下的频率形成影像谱线fin”k＝fink-2·(fi+ε)＝fin’k-2·ε注意到，这对应频谱分析仪R3273在ε等于-2·fi的情况下使用的方案。但是根据本发明，偏移量不必须为+/-2·fi，而可以取任何其他值。
现有技术的方案依赖于以下事实影像谱线fin’j和fin”k处于不同频率以区分影像谱线和实际谱线。如上讨论的，这种方案在输入信号中存在具有一频率间隔而使得对于至少一对整数(j，k)，fin”k＝fin’j的谱线时，可能不充分。
因此，本发明提出进行第三扫描，以区分实际谱线和影像谱线。在第三扫描中，如在第二扫描中一样，实际谱线与第一和第二扫描的实际谱线一致；第三扫描的影像谱线相对第一和第二扫描的影像谱线偏移；较佳地，进行第三扫描使第三扫描的影像谱线与第一和第二扫描中混淆的影像谱线明显不同。
为进行第三扫描，将本地振荡器和影像频率偏移不同于第一偏移量ε的第二偏移量ε2(ε2当然也不等于零)。这使得可以区分实际谱线和影像谱线。具体地，以上关系(9)变为fol+ε2-fini＝fi+ε2(11)但是，影像谱线频率为fini，由下式给出fini＝fini-2·(fi+ε2)
＝fin’i-2·ε2＝fin”i-2·(ε2-ε) (12)第三扫描中的影像频率相对所寻找的频率偏移2·(fi+ε2)。另外，第三扫描中的影像频率fini相对第一扫描中的影像频率fin’i偏移2·ε2，相对第二扫描中的影像频率fin”i偏移2·(ε2-ε)。
因此，第三扫描形成finl的预期谱线，l从1到n变化。
还会在以下的频率形成影像谱线finl＝finl-2·(fi+ε2)＝fin’l-2·ε2(13)较佳地，选择第二偏移量ε2，使得第三扫描中形成的影像谱线不同于第一和第二扫描中形成的任何谱线。这可以通过在第一和第二扫描后，确定在第一和第二扫描中相同地提供了哪些谱线来进行。相同的谱线包括实际谱线；事实上，如上指出的，实际谱线在第一和第二扫描中一致。另外，在以下情况对于一对整数(j，k)，fin”k＝fin’j即finj-fink＝2·ε时，影像谱线可能在第一和第二扫描中重叠。
进行第一和第二扫描之后，可以确定在两次扫描中都出现的那些谱线。在本说明的其他部分，这些谱线记为Ft，t为整数，1≤t≤m，m是在两次扫描中都出现的谱线的数量。
假设在两次扫描中都出现的所有谱线都是实际谱线(尽管实际上有些是重叠的影像谱线)，则存在有限数量的谱线对；该有限数量为m·(m-1)/2。可以选择第二偏移量ε2的值，使得在任何情况下，谱线对都产生相对于第一扫描中形成的那些不同的影像频率；这在对于整数t和u全部可能的值，1≤t≤m，1≤u≤m，满足ε2≠(Ft-Fu)/2 (14)时，得到确保。
或者，可以选择第二偏移量ε2的值，使得在任何情况下，谱线对都产生相对于第二扫描中形成的那些不同的影像频率；这在对于整数t和u全部可能的值，1≤t≤m，1≤u≤m，满足ε-ε2≠(Ft-Fu)/2 (15)时，得到确保。差值ε-ε2对应第三扫描的中间频率相对于第二扫描的中间频率的偏移量。
因此，可以对第三扫描选择偏移量ε2使得第三扫描中形成的影像谱线不同于第一和第二扫描中形成的所有影像谱线。这使得可以区分影像谱线和实际谱线- 实际谱线出现在全部三次扫描中，而- 影像谱线最多在两个首先扫描中的相同频率上出现。
应当注意，(14)或者(15)中给出的条件不需要对所有情况下的所有频率对进行测试。事实上，考虑(14)，例如假设ε2小于fi，只需要测试每个谱线Ft的±2·fi附近的频率对。这限制了进行第一和第二扫描后需要测试的谱线对的数量。
本发明的方法无论输入信号中实际谱线的集合如何都是有效的。事实上，如所说明的，可以采用对第二偏移量进行选择，以在第三扫描中消除任何重叠的影像谱线。
图2是执行本发明的电路的图示。类似于图1的电路，图2的电路包括混频器2，用于将待分析的信号与频率fol的第一本地振荡器4的输出进行混频。混频器的输出施加到带通滤波器6，该带通滤波器6在频率fi附近进行滤波并去除混频过程中的所有其他产物。
技术发展水平下的具有合适解决方案的ADC(模数转换器)通常不能在足够高的频率下工作，进行微波信号的直接向下转换。因此，通过使用第二本地振荡器15、第二混频器16和低通滤波器17完成第二次转换。
为了实现三次扫描过程，一种方案包括使用例如为fi的10％的足够宽的滤波器6，并且相应地改变第二LO 15的频率以保持最终频率恒定。较佳的是对于现有滤波电路(模拟或数字)保持最终频率恒定。类似于例如上述的频谱分析仪R3273的现有技术，可以通过将LO 4的频率设置在信号频率之上和之下，偏移量为fi，来进行第一和第二扫描。事实上，这意味着ε＝+/-2·fi的特定情况。这还意味着LO 4的所需带宽必须是要分析的输入信号的带宽增加2xfi。将带宽增加2·fi通常对于微波系统并不是期望的，特别是对于微波频率的振荡器。
图2中描述的本发明的实施例避免了这种弊端。它利用与第一中间频率相距足够远的另一中间频率以在屏幕上区分实际谱线和影像谱线，但是给出了将LO 4的频率总是保持在输入信号的同一“侧”(即之上或者之下)的可能性。这种方案只是对ε的特定选择。滤波器6最好由两个带通滤波器18，19的组合代替，带通滤波器18，19中的每个都具有固定的滤波频率或带宽。滤波器18用于第一扫描，滤波器19用于第二扫描。为此，通过使用两个公共的高绝缘开关20和21使用滤波器18，19或者将它们从电路隔开。这些滤波器和开关可以使用RF系统中低成本的技术制造。具体地，滤波器18，19可以使用SAW技术，开关可以是GaAs开关。
第三扫描通过在滤波器18的带宽或者滤波器19的带宽内为第三中间频率值选择ε2来完成。对每次扫描相应地改变第二LO 15的频率以保持最终频率恒定。
为了减少第二LO 15的成本和复杂度，最好选择滤波器18和19使得成为混频器16中彼此的影像(image)。这意味着，对于一个两次扫描的过程，交替使用滤波器18和19，但是第二LO 15的频率固定。对于三次扫描的过程，第二LO 15将变化，但是只改变几个百分比，变化度(resolution)较低，提供了选择ε2的多种方案并保持低成本。
本发明适用于以上所说明的多载波信号，还适用于混频器中的混频过程产生的谐波。这些谐波将会像多影像信号一样出现，因为施加的偏移量只是乘以了这些影像的谐波级。在本领域技术人员的技能内，确定ε2的最佳选择只是稍微有一点复杂。
在第二混频器16的输出处，对信号进行处理以显示在屏幕上。具体地，首先将滤波器17提供的信号在A/D转换器8中转换为数字信号。经过转换之后，将信号提供给处理单元10。处理单元控制可变振荡器4的频率，选择滤波器18或者滤波器19，并且控制第二振荡器15的频率。另外，处理单元可以对缓存12进行读取和写入。处理单元还可以在具有显示存储器的屏幕14上显示信号。
将参考图3说明图2的装置的操作。为了简单和清楚，假设本地振荡器4的频率步进变化，其频率在一次扫描过程中增加；在示例中，在频率fmin和fmax之间分析输入频谱。为了简单，还假设步进的变化率与未示出的分析滤波器的带宽相适应，分析滤波器对滤波器17输出处的信号进行传统的滤波，较佳地是包括在以处理单元10实现的数字滤波器中。
操作以进行第一扫描而开始。在步骤20，滤波器6的频率设定在给定的频率fi1(对应例如滤波器18)；然后将本地振荡器4的频率fol设置在最低值fmin+fi1。在步骤21，扫描本地振荡器4，并且在每一频率步进，处理单元10检测并在缓存12中记录滤波器17输出的信号的功率等级。在本发明最简单的实施例中，缓存12简单地存储与屏幕14的显示存储器中的频率轴的点数相同的数量的点(对应于所分析的频率)，处理单元10将要在屏幕14上显示的信息写入缓存12。
在步骤22，完成缓存12中已存储的数据的有效性的验证。如果是对于当前设置完成的第一扫描，则不能进行计算，在步骤23将缓存写在屏幕上。之后将说明何时选择步骤30。
步骤23之后，在步骤40设定第二扫描，即将滤波器6的频率设置在给定的频率fi2(即fi1+ε，对应例如滤波器19)，并且根据“侧”的选择将本地振荡器4的频率fol设置在最低值fmin+fi2或者fmin-fi2。在步骤41，扫描本地振荡器4，在每一频率步进，处理单元10检测并在缓存12中记录滤波器17输出的信号的功率等级。
在步骤42，可以选择使用简单的方案，将结果写在屏幕14上，从而实际谱线是屏幕14上的稳定谱线而影像谱线在屏幕14上闪烁。然后，处理回到步骤20。
步骤42处的第二选择通过为用于第一扫描的显示存储器以及用于第二扫描的缓存12中的每个相同的存储的频率点选择最小功率等级执行影像消除处理(步骤50)。将这个最小等级存储在显示存储器中同一频率点下，并在步骤51中如同所述地显示在屏幕14上。实际谱线对缓存12和显示存储器中的每个频率点都相同，它们保持显示在屏幕14上。换句话说，在实际谱线的给定频率处，最小等级在缓存12和显示存储器中都一样。在不处在缓存12和显示存储器中相同的频率位置上的影像谱线的情况下，所计算的频率的最小等级实际上是仪器的底噪。因此，这个底噪等级存储在显示存储器中(步骤51)，并由此取代该影像谱线而显示在屏幕14上。
在此阶段，屏幕14显示第一影像消除处理的结果。
在步骤52，去除了大部分影像谱线。然后很容易计算显示存储器中每对谱线的频率间隔，并且在一对或多对谱线间隔2·|fi2-fi1|的情况下，确定第二偏移量ε2的最佳选择以设定第三扫描的第三中间频率fi3(即fi1+ε2)。
如果不存在不确定，即没有谱线对间隔2·|ε2-ε1|，那么不需要第三扫描，处理以步骤20继续进行，否则在步骤61设置第三扫描。
在步骤61，将滤波器6的频率设定在相应地选择的频率fi3，并且根据所选择的“侧”将本地振荡器4的频率fol设置在最低值fmin+fi3或者fmin-fi3。在步骤62，扫描本地振荡器4，在每一频率步进，处理单元10检测并在缓存12中记录滤波器17输出的信号的功率等级。
在步骤63，通过在显示存储器和缓存12之间为每个点选择最小等级并将其写在显示存储器中同一频率点下来再次执行影像消除处理。由此，结果写在屏幕上，如步骤64所示。在此步骤，去除了步骤51中可能还保持在屏幕14上的影像谱线。
处理在步骤20继续直到步骤22，此处因为屏幕上的数据是两次或多次扫描的有效结果，选择步骤30。
本发明并不限于所述的算法，该算法可以改变以便更加有效，尽管根本的理论相同。
由此，本发明使得可以在屏幕上只显示实际谱线，而没有影像谱线。因此，不需要用户在视觉上区分影像谱线和实际谱线；另外，不论输入信号中实际谱线是什么谱线，都能消除影像谱线。
例如，假设输入信号中有fin1＝10GHz和fin2＝9.92GHz的谱线。假设fi1为420MHz，并且Fol在fini之下，并假设最终频率为20MHz，那么第二LO15将为400MHz。如上讨论的，第一扫描将形成10和9.92GHz的实际谱线，以及9.16和9.08GHz的影像谱线。
假设fi2为380MHz(即ε＝-40MHz)，并且Fol在fini之下，最终频率和第二LO不变。如上讨论的，第二扫描将形成-10和9.92GHz的实际谱线，以及9.24和9.16GHz的影像谱线。
前两次扫描之后，并在进行第一次消除处理之后，显示存储器中剩余三条谱线，9.16，9.92和10GHz。没有去除9.16GHz的影像谱线。第二偏移量ε2的绝对值应当与(10-9.16)/2＝420MHz，(10-9.92)/2＝40MHz，以及(9.92-9.16)/2＝380MHz不同。结果，以下用于第三扫描的中间频率应当与fi1+ε2，即0，40，380，460，800，和840MHz不同。因此，选择例如fi3为425MHz，并且Fol在fini之下，那么第二LO频率设为405MHz以便最终频率保持在20MHz。如上讨论的，第三扫描形成10和9.92GHz的实际谱线，以及9.15和9.07GHz的影像谱线。
进行消除处理以后，第三扫描结束时保留的谱线只有10和9.92GHz的实际谱线。
在另一实施例中，第三扫描中进行的影像谱线区分处理已在第二扫描中进行。在这种情况下，省略第三扫描。第一扫描以与前述相同的方式进行。换句话说，为第一扫描选择第一中间频率fi1(对应滤波器6的滤波频率)，并且第一扫描以与对前述实施例描述的相同的方式形成期望的谱线和影像谱线。
第一扫描后，与前述实施例类似地进行第二扫描。由此，进行第二扫描使得第二扫描的实际谱线与第一扫描的实际谱线一致。但是，尽管之前的实施例中在大多数情况下第二扫描的影像谱线相对第一扫描的影像谱线偏移，此处进行第二扫描使得确保第二扫描的所有影像谱线相对第一扫描的影像谱线偏移。这也可以通过将本地振荡器和滤波器的频率偏移与前述实施例中相同的偏移量ε(ε当然不等于零)来完成；参见以上对关系(9)的解释。第二扫描过程中的中间频率为fi2＝fi1+ε(此处再次为ε，ε可以为正或负)，对应滤波器6的滤波频率。但是，在现有情况中，对偏移量ε进行选择使得第二扫描的所有影像谱线相对第一扫描的影像谱线偏移。与前述实施例指出的类似，当两个实际谱线间隔2·ε时，第一扫描的影像谱线与第二扫描的影像谱线重叠。为了确保第二扫描的所有影像谱线相对第一扫描的影像谱线偏移，可以假设第一扫描中产生的所有谱线为实际谱线。然后，选择偏移量ε使得不同于第一扫描中形成的任何一对谱线的频率差值的一半。
换句话说，如果第一扫描中形成了数量为n的谱线(实际谱线和影像谱线)，并以Fi代表每个谱线，i为1到n的整数，那么选择偏移量ε使得对于整数t和u所有可能的值，1≤t≤n，1≤u≤n，满足ε≠(Ft-Fu)/2当然，如果使用第二混频器16和第二LO 15，对于第二扫描也相对第一扫描改变第二LO 15的频率，从而在混频器16的输出处保持同样的最终频率。
结果，在第一和第二扫描中只有实际谱线重叠而影像谱线没有重叠，因此能够区分影像谱线和实际谱线。
通过在第一扫描中在显示存储器中记录滤波器17输出处的功率等级并在第二扫描中在缓存12中记录滤波器17输出处的功率等级，本实施例的实施可以类似于前述实施例来进行。然后，处理单元10为用于第一扫描的显示存储器中以及用于第二扫描的缓存12中的每个相同的频率点选择最小功率等级，并将该最小等级存储在显示存储器中同一频率点下，由此显示在屏幕14上。结果，所有实际谱线都将显示在屏幕14上而去除了所有影像谱线并代之以仪器的底噪等级。如已提及的，对滤波器6进行选择使其能够在第一扫描中在fi1附近进行滤波而在第二扫描中在fi2附近进行滤波，但是因为具有适当带宽的单个滤波器也可以满足要求，滤波器6不必须包括两个滤波器18和19。
考虑到使用三次扫描的实施例时已经在第二扫描中区分了大部分影像谱线，因此只需要对第一和第二扫描中重叠的谱线进行计算的事实，相比于两次扫描实施例中确定偏移量ε三次扫描的实施例包括更少的计算来确定第三扫描的偏移量ε2，因而三次扫描的实施例更加有利。
本发明特别适用于频谱分析仪。但是本发明并不限于以上举例说明的实施例。很明显，用于显示影像谱线和实际谱线的电路和消除处理可以用于不是实施本发明的目的；可以在现有分析仪中使用这个电路和消除处理，以显示两次扫描的结果。图2的电路仅是示例性的；谱线之间的处理和比较可以在缓存中进行，只要提供适当的寻址和写入逻辑。
另外，可以使用图2以外的电路。例如，可以分别存储第一和第二扫描的结果，然后计算获得的频谱。可以考虑第一和第二扫描中获得的全部谱线而不仅是第一和第二扫描中重叠的稳定谱线来计算第二偏移量。这会使得计算更加困难，但仍可用。如果使用其他的显示或记录方法，第三扫描结束时获得的谱线不需要显示在屏幕上。
所描述的本发明实施例利用显示存储器实施影像谱线消除处理，并且能够用于第一LO的任何频率扫描步骤。由于通常分析的频率点的数量大于显示存储器中的点的数量，频谱分析仪的内部处理较佳地设计为使分析的频率点的数量适合显示存储器的点的数量。如果谱线彼此非常靠近，那么除非在谱线附近放大，频谱分析仪不能在屏幕上把他们分开。影像谱线消除处理受到同样限制。
通过参考较佳实施例描述了本发明。但是，在本发明范围内可以进行各种变形。例如，可以通过进行多于三次扫描来实施本发明。具体地，可以进行超过两次扫描，每次使用另一个中间频率偏移量，并用再一个偏移量的确定来进行最终扫描，以便将之前所有扫描中重叠的影像谱线与重叠的实际谱线进行区分。另外，重叠的谱线的确定，特别是所述最小功率等级的确定可以通过连续反复进行每个所述反复上的两次扫描或者一次交替进行所有扫描来完成。
权利要求
1.一种区分频率转换装置中生成的影像谱线和实际谱线的处理方法，该频率转换装置由输入信号的频率谱线生成实际谱线和影像谱线，所述频率转换装置包括-混频器(2)，将输入信号和本地频率源(4)提供的信号进行混频，和-滤波器组件(6)，对混频器(2)输出的混频信号进行滤波；所述处理方法包括-至少一次扫描，其中改变本地频率源提供的信号的频率并对一组转换的频率记录频率转换装置输出处的包括实际谱线和影像谱线的信号强度；以及-再次扫描，其中改变本地频率源提供的信号的频率并对所述一组转换的频率记录频率转换装置输出处的包括实际谱线和影像谱线的信号强度，所述再次扫描的进行使得再次扫描中输入谱线生成的实际谱线的频率与所述至少一次扫描中所述输入谱线生成的实际谱线的频率相同，而所述再次扫描中任何输入谱线生成的影像谱线的频率不对应于在所述至少一次扫描中的每次中生成谱线的频率。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其中-所述至少一次扫描为第一扫描；并且-所述再次扫描为第二扫描，该第二扫描的执行使得第二扫描中输入谱线生成的实际谱线的频率与所述第一扫描中所述输入谱线生成的实际谱线的频率相同，而第二扫描中任何输入谱线生成的影像谱线的频率不对应于在所述第一扫描中生成谱线的频率。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其中-所述至少一次扫描包括至少两次扫描，其中对于每一次扫描都改变本地频率源提供的信号的频率并在每一次扫描中对一组转换的频率记录频率转换装置输出处的包括实际谱线和影像谱线的信号强度，所述至少两次扫描中的每次的进行使得所述至少两次扫描中的任何扫描中输入谱线生成的实际谱线的频率与所述至少两次扫描中的任何其它扫描中所述输入谱线生成的实际谱线的频率相同，而所述至少两次扫描中的任何扫描中输入谱线生成的影像谱线的频率与所述至少两次扫描中的任何其它扫描中所述输入谱线生成的影像谱线频率不同；并且-所述再次扫描的进行使得所述再次扫描中输入谱线生成的实际谱线的频率与所述至少两次扫描中所述输入谱线生成的实际谱线的频率相同，而所述再次扫描中任何输入谱线生成的影像谱线的频率不对应于在所述至少两次扫描中的每次中生成谱线的频率。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其中-所述至少一次扫描包括第一扫描和第二扫描，其中进行所述第二扫描使得所述第二扫描中输入谱线生成的实际谱线的频率与所述第一扫描中所述输入谱线生成的实际谱线的频率相同，而第二扫描中输入谱线生成的影像谱线的频率与所述第一扫描中所述输入谱线生成的影像谱线的频率不相同；并且-所述再次扫描为第三扫描，进行所述第三扫描使得第三扫描中输入谱线生成的实际谱线的频率与所述第一扫描和第二扫描中所述输入谱线生成的实际谱线的频率相同，而所述第三扫描中任何输入谱线生成的影像谱线的频率不对应于在所述第一扫描和所述第二扫描中生成谱线的频率。
5.根据权利要求1至4任一项所述的处理方法，其中滤波器组件(6)包括第一带通滤波器(18)和第二带通滤波器(19)，每个对分别的频率带进行滤波，其中所述第一带通滤波器(18)在至少一次所述扫描中对第一混频器(2)输出的混频信号进行滤波，所述第二带通滤波器(19)在所述扫描中的至少另一次中对第一混频器(2)输出的混频信号进行滤波。
6.根据基于权利要求4的权利要求5所述的处理方法，其中-第一带通滤波器(18)在所述第一扫描中对第一混频器(2)输出的混频信号进行滤波；-第二带通滤波器(19)在所述第二扫描中对第一混频器(2)输出的混频信号进行滤波；-所述第一和第二带通滤波器之一在所述第三扫描中对第一混频器(2)输出的混频信号进行滤波。
7.根据权利要求1至6任一项所述的处理方法，其中所述频率转换装置还包括-第二混频器(16)，对滤波器组件(6)输出的经过滤波的混频信号和第二本地频率源(15)提供的信号进行混频，调节第二本地频率源的频率使得第二混频器对每次扫描都输出相同的固定预定频率的信号；-再次滤波器(17)，对第二混频器输出的混频信号进行滤波从而只提供所述固定预定频率的信号。
8.根据权利要求7所述的处理方法，其中第二本地频率源(15)的频率，对于其中第一带通滤波器(18)对第一混频器(2)输出的混频信号进行滤波的所述扫描中的一次和对于其中第二带通滤波器(19)对第一混频器(2)输出的混频信号进行滤波的所述扫描中的一次，是相同的。
9.根据权利要求1至8任一项所述的处理方法，其中对于每次所述扫描，将每一记录的信号强度分配给转换的频率，该转换的频率是通过从记录所述记录的信号强度时第一本地频率源(4)的频率增加或者减去滤波器组件(6)带宽内的固定中间频率来确定的，其中对于每次所述扫描，所述增加或者减去固定中间频率都不相同。
10.根据权利要求1至9任一项所述的处理方法，其中对于每次所述扫描，将每一记录的信号强度分配给转换的频率，该转换的频率是通过将记录所述记录的信号强度时第一本地频率源(4)的频率和滤波器组件(6)带宽内的固定中间频率求和来确定的，其中所述中间频率对每次所述扫描都不同。
11.根据权利要求1至9任一项所述的处理方法，其中对于每次所述扫描，将每一记录的信号强度分配给转换的频率，该转换的频率是通过从记录所述记录的信号强度时第一本地频率源(4)的频率中减去滤波器组件(6)带宽内的固定中间频率来确定的，其中所述中间频率对每次所述扫描都不同。
12.根据权利要求1至11任一项所述的处理方法，其中对于每次所述扫描，将每一记录的频率转换装置的信号强度分配给转换的频率，该转换的频率是通过从记录所述记录的信号强度时第一本地频率源(4)的频率增加或者减去滤波器组件(6)带宽内的固定中间频率来确定的，所述再次扫描的所述中间频率相对于所述至少一次扫描的至少一个的中间频率偏移，所述偏移不等于第一频率和第二频率之差的一半；所述第一频率和所述第二频率每个对应在所有所述至少一次扫描中都生成谱线的任何转换的频率。
13.根据权利要求1至12任一项所述的处理方法，还包括仅对于在所有所述扫描中都分配了记录的包括谱线的信号强度的转换的频率显示谱线。
14.根据权利要求1至13任一项所述的处理方法，包括步骤-对至少一个转换的频率确定是否对于每一所述扫描都记录了包括谱线的信号强度；-如果所述确定为肯定，则在记录中提供对于所述转换的频率存在谱线的指示；-如果所述确定为否定，则在所述记录中提供对于所述转换的频率没有实际谱线的指示。
15.根据权利要求1至13任一项所述的处理方法，包括步骤-对至少一个转换的频率确定是否对于两次所述扫描都记录了包括谱线的信号强度，如果所述确定为肯定，则在记录中提供对于所述转换的频率存在谱线的指示，如果所述确定为否定，则在所述记录中提供对于所述转换的频率没有实际谱线的指示；以及-对所述至少一个转换的频率确定是否所述记录包含存在谱线的指示以及是否对于所述扫描的第三次记录了包括谱线的信号强度，如果所述确定为肯定，则在所述记录中提供对于所述转换的频率存在谱线的指示，如果所述确定为否定，则在所述记录中提供对于所述转换的频率没有实际谱线的指示。
16.根据权利要求1至13任一项所述的处理方法，包括步骤-对至少一个转换的频率确定所有所述扫描中记录的最小信号强度；-将所确定的最小信号强度分配给所述转换的频率。
17.根据权利要求16所述的处理方法，其中所述分配给所述转换的频率的最小信号强度存储在屏幕(14)的显示存储器中。
18.根据权利要求14至17任一项所述的处理方法，其中对于转换的频率的整个组都进行所述步骤。
全文摘要
该处理方法区分频率转换装置中由输入信号的频率谱线生成的影像谱线和实际谱线。所述频率转换装置包括至少混频器(2)，将输入信号和本地振荡器(4)提供的信号进行混频；和滤波器组件(6)，对混频器(2)输出的混频信号进行滤波。执行至少一次扫描，其中改变本地振荡器的频率并对一组转换的频率记录频率转换装置输出处的信号强度。进行再次扫描，使得再次扫描中输入谱线生成的实际谱线的频率与所述至少一次扫描中所述输入谱线生成的实际谱线的频率相同，而所述再次扫描中任何输入谱线生成的影像谱线的频率不对应于在所述至少一次扫描中的每次中生成谱线的频率。
文档编号G01R23/173GK101057151SQ200580038388
公开日2007年10月17日 申请日期2005年11月10日 优先权日2004年11月10日
发明者雅基·格里福 申请人:株式会社爱德万测试