本实用新型涉及频谱测量分析技术领域，具体涉及一种雷达射频信号调理和频谱分析装置。
背景技术：
射频信号的频率范围为300KHz～300GHz，是一种可以辐射到空间的电磁频率，广泛应用于雷达等领域。对射频信号进行调理和频谱分析可以掌握其频率、动态噪声等参数，为相关调试、研究提供依据。
对射频信号进行频谱分析常用方法是采用示波器、频谱分析仪等设备。这类设备价格较高，使用单位的调试工程师很难做到人手一台，如果调试工程师需要携带这类设备去外场进行调试，则具有弊端：1、可能是多名工程师共用一台设备，这样会影响其他工程师的使用；2、携带不方便。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，提供一种便于携带、实现成本低、实用性强的射频信号调理、频谱分析装置。
为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
一种信号调理与分析装置，其特征在于，包括信号处理板和上位机，所述信号处理板连接所述上位机，其中：所述信号处理板包括SMA接口、RC滤波电路、差分放大器、A/D转换器、FPGA、网络控制芯片、网口和SRAM；待处理的射频信号依次经过所述SMA接口、RC滤波电路、差分放大器、A/D转换器电传输至述FPGA的输入端口，所述FPGA的输出口依次经过网络控制芯片、网口连接上位机；所述SRAM电连接所述FPGA。
进一步的，所述RC滤波电路用于滤除小于1MHz和大于70MHz的噪声频率，包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，RC滤波电路的信号输入端依次经过第一电阻、第一电容和第二电阻连接RC滤波电路的信号输出端，所述第二电容的两端分别连接在RC滤波电路信号输出端与地之间。
进一步的，所述信号处理板与所述上位机采用TCP/IP协议进行通信。
进一步的，所述信号处理板设置在屏蔽金属盒内。
进一步的，所述信号处理板采用四层电路板结构。
本实用新型的一种信号调理与分析装置具有以下有益效果：
本实用新型提供一种成本低廉、轻便的射频信号频谱分析装置。能方便、准确的对特定频率的射频信号进行频谱分析：1、射频信号的接收、数据传输集中在一块FPGA中完成，使得信号处理板较为精简。2、采用了基于TCP/IP协议的网络数据传输，其传输距离远，并具有自动纠错功能，通信质量非常稳定。3、在上位机可以安装LabView软件，并使用开发好的LabView工程便可实现射频信号时域图或频域图的显示，进而对频谱进行分析，该方案具有安装方便，操作简单，界面美观的优点。4、整个装置采用了屏蔽设计，抗噪声干扰能力强。
附图说明
图1为本实用新型的一种信号调理与分析装置的工作原理示意图；
图2为本实用新型的一种信号调理与分析装置的结构示意图；
图3为本实用新型的一种信号调理与分析装置的RC滤波电路；
图4为本实用新型的一种信号调理与分析装置的LabView软件程序流程图。
图中，1-信号处理板，2-AC-DC电源板，3-屏蔽外壳，4-上位机，5-网线，6-电源插座，7-SMA接口，8-电源连接线，9-网口。
具体实施方式
根据附图所示，对本实用新型进行进一步说明：
如图1所示，一种信号调理与分析装置，包括信号处理板和上位机，所述信号处理板连接所述上位机，其中：所述信号处理板包括SMA接口、RC滤波电路、差分放大器、A/D转换器、FPGA、网络控制芯片、网口和SRAM；待处理的射频信号依次经过所述SMA接口、RC滤波电路、差分放大器、A/D转换器电传输至述FPGA的输入端口，所述FPGA的输出口依次经过网络控制芯片、网口连接上位机；所述SRAM电连接所述FPGA。
具体的，所述信号处理板设置在屏蔽金属盒内，金属盒在信号处理板接口对应位置留有相应大小的开孔；所述上位机通过网线与信号处理板互连，上位机上开发了基于网口驱动的LabView图形化软件。
具体的，所述信号处理板采用四层电路板结构，每一层通过覆铜接地，信号走线多在中间两层；模拟电路分布在电路板左侧，数字电路分布在电路板右侧。
需要说明的，所述信号处理板与所述上位机采用TCP/IP协议进行通信。实现上，信号处理板采用在FPGA的Nios软核上运行操作系统实现协议栈，上位机采用在LabView软件上调用TCP/IP协议，所述基于上位机网口的LabView图形化软件包括“时域”、“频域”两个按钮控件，一个波形图显示控件，所述基于上位机网口的LabView图形化软件在频域图显示时调用了FFT模块，实现对信号的频谱分析。
如图2所示，包括信号处理板1、AC-DC电源板2、屏蔽外壳3、上位机4、网线5、电源插座6和电源连接线8。所述信号处理板1边缘处设有SMA接口7和网口9，通过屏蔽外壳3的开孔引出，分别用于连接被分析射频信号和上位机。所述AC-DC电源板2的电源输入接插件通过保险丝与屏蔽外壳设有的电源插座6相接。
射频信号通过SMA接口7至信号处理板，信号处理板将对射频信号进行调理和传输：1、通过RC电路对射频信号进行滤波；2、差分放大器对滤波后的信号进行差分放大；3、A/D转换器对差分信号进行模数转换；4、模数转换后的数字信号至FPGA，通过FPGA开发的TCP/IP网络传输至上位机；5、上位机的LabView软件对数据进行频谱分析并显示。
通过RC电路实现带通信号滤波的电路如图3所示，所述RC滤波电路用于滤除小于1MHz和大于70MHz的噪声频率，包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，RC滤波电路的信号输入端依次经过第一电阻、第一电容和第二电阻连接RC滤波电路的信号输出端，所述第二电容的两端分别连接在RC滤波电路信号输出端与地之间。其中，R1的值为22Ω，R2的值为22Ω，C1的值为0.01uF，C2的值为100pF。由RC电路滤波原理可知，R1和C1组成的串联电路对滤除频率f＝1/(2πR1C1)以下的噪声效果好；R2和C2组成的电路对滤除频率f＝1/(2πR2C2)以上的噪声效果好。根据配置的电阻和电容计算可知，本电路对滤除小于1MHz和大于70MHz的噪声信号具有良好的效果。
基于FPGA的网络数据传输是通过调用FPGA NiosⅡ软核实现的，步骤如下：1、利用SOPC技术搭建Nios软核、片外SRAM、EPCS Controler、Triple-Speed Enternet、On-Chip Memory、PIO等组件；2、通过NiosⅡ移植μC/OS操作系统；3、在μC/OS操作系统上移植LwIP协议栈；4、对信号数据按照TCP/IP协议进行打包并通过以太网控制芯片LAN91C111发送到上位机。
数据通过网络传输到上位机后，上位机的LabView软件可以显示数据的波形、对数据进行FFT运算并显示其频谱。实现主要包括三个方面：1、调用基于TCP/IP协议的网络驱动程序；2、创建前面板，前面板包括波形图显示控件、按钮控件；3、图形化源程序的设计，首先对网络传输数据进行解析，再根据显示形式命令(时域或频域)进行下一步处理，若是时域显示则直接显示时域波形，若是频域显示则对数据进行FFT运算后进行频谱显示，程序流程图如图4所示。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。