一种单片机实现频谱的扫描方法及装置与流程

本发明涉及卫星电视领域，具体涉及一种单片机实现频谱的扫描方法及装置。

背景技术：

目前很多家庭的机顶盒接收到是卫星电视信号，需要安装卫星接收锅才能接收到信号，而卫星接收锅只有很小的一个角度能正常接收。因此，没有专业的寻星仪是很难准确安装的。频谱仪是专业寻星仪里面一个重要而又方便的功能，能极大方便本设计是满足基本安装精度要求情况下成本最低。而寻星仪上的频谱仪和市面上的专业频谱仪有区别，寻星仪上的频谱仪要求成本低，性能只需要满足安装接收锅要求；现有技术主要使用机顶盒tuneric，软件通过固定tuneric输出信号强度，调节tuner的agc增益，从而通过agc得到信号强度比例值；但是其精度低，因为agc的增益并不是线性变化，因此不能正确显示出信号的绝对强度；由于滤波器的带宽是固定的，若需要实现多种带宽，则需要增加多级滤波器，增加了成本。并且一般频谱仪方案，采用多个混频器和本振、滤波器、ad采样、数字信号处理器，精度高但成本更高，安装卫星电视接收锅并不需要如此精度。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出了一种单片机实现频谱的扫描方法及装置，通过单片机实现了可变带宽的频谱扫描，同等成本上精度高。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种单片机实现频谱的扫描方法，包括以下步骤：

s1：通过单片机设定当前频点的本振频率；

s2：控制adc采集当前本振频率下多个信号的电压值数据；

s3：单片机根据所需要的带宽设置滤波参数，对所述多个信号的电压值数据滤波后，按以下公式计算得到均方根电压值：其中，vrms为均方根电压值，n为信号的个数，vn为滤波后的每个信号的电压值数据；

s4：对所述均方根电压值进行对数计算，得到当前频点的信号强度，设定下一频点的本振频率；

s5：重复步骤s2-s4，直至得到所有频点的信号强度，从而得到信号频谱。

进一步的，所述对数计算的公式为：s＝20log(vrms)，其中，s表示信号强度。

进一步的，所述步骤s2还包括：rf信号经过降频装置降频处理后输送至所述adc。

进一步的，所述adc的采集速度大于两倍降频装置中低通滤波器的带宽。

进一步的，所述降频装置包括：所述本振、低通滤波器和混频器，其中，所述rf信号经所述混频器输送至所述低通滤波器。

进一步的，所述单片机设有iir滤波器,所述所需要的带宽小于所述低通滤波器的带宽。

一种实现上述扫描方法的装置，包括：所述降频装置、adc及单片机，其中，

所述降频装置用于对输入的rf信号降频处理；

所述adc与所述降频装置相连，用于采集rf信号；

所述单片机分别与所述降频装置和adc相连，用于设定降频装置的本振频率，并且对采集的rf信号进行处理得到信号强度，从而得到信号频谱。

进一步的，还包括：与所述单片机相连的cpu，用于对所述信号频谱进行显示。

进一步的，所述降频装置包括：所述本振、低通滤波器和混频器，其中，所述rf信号经所述混频器输送至所述低通滤波器，所述本振与所述混频器相连，所述低通滤波器与所述adc相连。

本发明的有益效果至少包括：本发明电路简单，通过软件实现了带宽可变的频谱仪并且带宽可做得更小，同等成本下精度最好，更适合安装卫星电视接收锅的要求。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

图2为本发明装置结构框图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

图1为本发明方法流程图，参照图1所示，本发明一种单片机实现频谱的扫描方法，主要包括以下步骤。

s1：通过单片机设定当前频点的本振频率。

s2：控制adc采集当前本振频率下多个信号的电压值数据。

所述步骤s2还可以包括：rf信号经过降频装置降频处理后输送至所述adc(模数转换器)，本发明所述adc的采集速度大于两倍降频装置中低通滤波器的带宽，具体数值不受限制，例如低通滤波器的带宽为4mhz，adc的采集速度为18mhz。

所述降频装置包括：所述本振、低通滤波器和混频器，其中，所述rf信号经所述混频器输送至所述低通滤波器。此外，需要知道的是，本发明所述降频装置可以是现有机顶盒的tuneric也可以是能实现降频功能的其它元器件。

s3：单片机根据所需要的带宽设置滤波参数，对所述多个信号的电压值数据滤波后，按以下公式计算得到均方根电压值：其中，vrms为均方根电压值，n为信号的个数，vn为滤波后的每个信号的电压值数据。

可以理解的是，本发明可以根据需求的带宽通过单片机进行调整，实现了带宽可变；并且由于本发明采集的信号数量非常多，具体数量不受限制，例如：n＝1024，为提高数据精度，对常规均方根公式进行了一定的变形，得到本发明上述公式，相比较常规公式而言，本发明得到的数据精度更高。

本发明所述单片机设有iir滤波器,且所述iir滤波器为软件设计得到的，即通过编写程序得到iir滤波器的过滤功能，此外，本发明所述所需要的带宽小于所述低通滤波器的带宽，即软件可以调整可变的带宽小于所述低通滤波器的带宽，具体数值不受限制，例如：低通滤波器的带宽为4mhz，调整可变的带宽为10khz-4mhz。

s4：对所述均方根电压值进行对数计算，所述对数计算的公式为：sdbuv＝20log(vrms/uv)，其中，s表示信号强度，得到当前频点的信号强度，设定下一频点的本振频率。

s5：重复上述步骤s2-s4，直至得到所有频点的信号强度，从而得到信号频谱。

另外，图2为本发明装置结构框图，参照图2所示，本发明提出了一种实现上述扫描方法的装置，包括：所述降频装置、adc及单片机，其中，所述降频装置用于对输入的rf信号降频处理；所述adc与所述降频装置相连，用于采集rf信号；所述单片机分别与所述降频装置和adc相连，用于设定降频装置的本振频率，并且对采集的rf信号进行处理得到信号强度，从而得到信号频谱。

同时，本发明所述装置还可以包括：与所述单片机相连的cpu，用于对所述信号频谱进行显示；单片机设置本振频率，rf信号输入到混频器降频后输出到adc进行采样，单片机接收采样结果后进行数据分析，具体分析参见上述步骤s1-s5，并将分析得到最终的频谱数据传输给cpu进行显示。

本发明所述降频装置包括：所述本振、低通滤波器和混频器，其中，所述rf信号经所述混频器输送至所述低通滤波器，所述本振与所述混频器相连，所述低通滤波器与所述adc相连；其中，本振、混频器、低通滤波器可以是现有机顶盒的tuneric也可以是能实现降频功能的其它元器件。

综上所述，本发明电路简单，通过软件实现了带宽可变的频谱图并且带宽可做得更小，同等成本下精度更高，更适合安装卫星接收锅的要求。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。