本发明涉及一种全数字便携式频谱分析系统。
背景技术：
频率特性是电子器件、电路系统或电气设备的一项重要指标，其频率特性的测试分析，对电路系统或电气设备的维修、改进等具有重要的意义。
目前传统的频率特性测试设备大多采用分立元件实现，其体积大、设备笨重、操作复杂、价格昂贵。同时，传统的频率特性测试设备输入与输出大多为模拟信号，给数字化电子产品的测试带来诸多不便，且无法与计算机接口，其测试数据无法直接保存，给使用者带来诸多不便。
近几年，随着DSP、单片机等电子技术的飞速发展、普及，大大促进电子产品的数字化、智能化，传统的率特性测试设备已经无法满足科研人员的测试需求。为此，需要设计一种体积小、重量轻、便于携带，且能对数字设备的频率特性进行直接测量分析的设备，同时可以与计算机通信，便于数据处理与分析。
技术实现要素：
本发明为解决现有频谱分析设备的频率特性测试设备体积大、笨重、无法直接测试数字设备的问题，提供一种全数字便携式频谱分析系统。
全数字便携式频谱分析系统，将DSP控制器作为主控芯片，对待测设备的相频及幅频特性进行分析；具体步骤如下：
DSP控制器根据待测设备的频率测试范围及频率点总数，设计扫频步长，并通过RS422总线或CAN总线发送扫频指令至待测设备；然后通过RS422总线或CAN总线接收待测设备的反馈信号；所述DSP控制器对扫频指令及反馈信号进行处理，对频率测试范围内的各个频率点下的反馈信号进行滤波处理，采用过零法计算相频；并根据反馈幅值与输入峰峰值的比，获得输入频率的幅频特性，并通过RS422总线或CAN总线实时向计算机发送扫频指令及待测设备反馈的未处理的信号，同时通过计算机显示DSP控制器处理后的相频及幅频特性曲线。
本发明的有益效果：
1、本发明所述系统体积小、重量轻，方便携带，同时易于维护，性能稳定、可靠性高，为环境试验及外场试验提供便利；采用TMS320F28335作为主控芯片，控制精度高；
2、本发明根据扫频范围，采用对数坐标系等步长取频率点，DSP控制器处理后输出的数据可直接画出幅相频bode图；
3、本系统为提高本设备的通用性，本设备采用RS422和CAN两种通信协议，可根据待测设备的通信协议，调节拨码开关进行更改；
4、本系统通过CANoe在线实时监控测试过程，并通过计算机保存原始数据及处理后的数据，方便用户分析使用；
附图说明
图1是本发明的全数字便携式频谱分析系统的原理框图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，基于RS422和CAN总线的全数字便携式频谱分析系统，将DSP控制器作为主控芯片，对待测设备的幅频及相频特性进行分析；采用其自带的RS422总线和CAN总线两种通信模式，实现与待测设备和计算机的通信。
具体步骤如下：DSP控制器设置频率测试范围f～f及频率点总数m，设计扫频步长为10(i∈[2,m-1])；采用对数坐标系等步长取频率点，扫频指令通过RS422总线或CAN总线方式发送给待测设备，并通过RS422总线或CAN总线接收待测设备的反馈信号；
所述DSP控制器对扫频指令及反馈信号进行处理，对各个频率点下的反馈信号进行滤波处理后，并采用过零法计算相频，反馈幅值与输入峰峰值分别为Yωi,Xωi，则在输入频率ωi下的幅频特性通过RS422总线或CAN总线与计算机进行通信；实时向计算机发送测试指令及待测设备反馈的原始信息，同时通过计算机显示器显示处理后的相频及幅频特性曲线；测试结束后可根据需求保存原始数据及处理后的幅频及相频特性数据。
本实施方式所述的DSP控制器为TMS320F28335芯片，采用拨码开关选择DSP控制器与待测设备的通方式，即：通过RS422总线或CAN总线与待测设备及计算机通信。
本实施方式中，由于指令幅值及频率已知，故在绘制幅频特性曲线时，只需要知道反馈信号幅值即可。为方便计算，建立数组a[]，将频率点ωi下的反馈信号峰值点存入数组a[]，并对其绝对值进行过滤，求平均后写入数组Y[i]，并清空数组a[]，为下一个频率点ω(i+1)的数据写入做准备。同时建立数组b[]，将频率ωi下指令信号过零点时反馈信号的相位存入数组b[]，并对其绝对值进行过滤，求平均后写入数组W[i]，并清空数组b[]。获得频率ωi下的幅值及相位后，计算幅值比，并将幅值和相位通过RS422总线或CAN总线发送至计算机，通过matlab或其他绘图软件，可得到待测设备的幅频及相频特性曲线。
同时，本实施方式通过RS422总线或CAN总线实时向计算机发送测试指令及设备反馈的原始信息和幅相频信息，可通过USBcan或CANoe设备，在计算机显示器上实时显示跟踪曲线和相频及幅频特性曲线。测试结束后可根据需求保存原始数据及处理后的幅频相频特性数据，为研究人员进行产品设计、故障排除等提供了便利。