一种中频滤波装置、频谱仪及中频滤波方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及频谱分析仪领域，具体涉及一种中频滤波装置、频谱仪及中频滤波方法。
【背景技术】
[0002]现有扫频技术通常采用超外差式频谱分析仪，基于外差式接收机的原理，通过混频从而得到我们所要求的频点信息，并且通过更改本振频率的方法，来达到一个频段的测量。“外差”指混频，也就是指对频率进行转换，而“超”的意思则是指超音频频率或者高于音频的频率范围。
[0003]频谱仪的整个扫描过程的时间由中频滤波器决定，中频滤波器的工作带宽和瞬态响应工作时间成反比。当RBW较小的时候，中频滤波器的响应时间非常之长，严重影响频谱测量过程。
[0004]采用现有技术的频谱扫描方法，由于是先经过模拟电路下变频到中频，再经过数字中频滤波器，形成相应的分辨率，因此当分辨率过小的时候，由于中频滤波器响应时间很长，就会使得扫描速度很慢。现有技术中，通常会使用FFT (Fast Fourier Transformat1n,快速傅氏变换，离散傅立叶变换的快速算法)技术解决小RBW情况下响应时间长的问题，但是FFT通常消耗比较多的运行资源，会导致成本比较高昂。
[0005]如图1所示为现有技术的频谱仪中，中频滤波技术的原理示意图。ADC (Analog-to-Digital Converter，模数转换器或者模拟/数字转换器)采样到的滤波信号，通常是含有较宽频带的信号，中频滤波器根据当前扫描的频点fn，将4复变频至零频，再进行DDC (Digital Down Converter，数字下变频器)数字下变频；并根据RBW，经过数字中频滤波器，得到当前RBW下的信号能量，完成一次测量。再扫描的下一个频点fn+1，ADC会重新采集中频数据，继续进行中频变频和滤波的过程。由于测量的主要时间消耗在RBW数字中频滤波器上，因此每一个频点都需要消耗一次RBW数字中频滤波器的时间。
[0006]即现有技术中，对完成每一个频点的测量，中频滤波器都要根据RBW进行一次处理过程，而当RBW较小的时候，中频滤波器的响应时间非常之长，这样严重影响了频谱测量的效率，造成了能耗和时间的浪费。
【发明内容】
[0007]根据本发明的第一方面，本发明提供一种中频滤波方法，包括如下步骤:
[0008]S1、由模数转换器单元将一个模拟中频信号采集为数字中频信号，并发送至数字混频器单元；
[0009]S2、由数字振荡器单元并行产生N个具有不同频点信息的振荡信号，并将N个具有不同频点信息的振荡信号并行发送至数字混频器单元；其中，N为大于I的整数或者N等于I (N个具有不同频点信息的振荡信号为具有第一频点信息的第一振荡信号、具有第二频点信息的第二振荡信号…具有第N频点信息的第N振荡信号)；
[0010]S3、数字混频器单元根据N个具有不同频点信息的振荡信号将数字中频信号下变频为对应的N个基频信号(根据第一振荡信号将数字中频信号下变频为第一基频信号、根据第二振荡信号将数字中频信号下变频为第二基频信号…根据第N振荡信号将数字中频信号下变频为第N基频信号)；
[0011]S4、中频滤波器单元根据分辨率带宽并行对N个基频信号(第一基频信号至第N基频信号)进行滤波，从而得到对应N个频点的滤波信号(即对第一基频信号至第N基频信号进行滤波，从而得到对应第一频点至第N频点的滤波信号)。
[0012]在一种实施方式中，模数转换器单元的工作时钟周期为T，数字振荡器单元的工作时钟周期为T/N。
[0013]在一种实施方式中，数字混频器单元在模数转换器单元的一个时钟周期内将数字中频信号对应下变频为N个基频信号(根据第一振荡信号将数字中频信号下变频为第一基频信号…根据第N振荡信号将数字中频信号下变频为第N基频信号的过程控制在模数转换器单元的一个时钟周期内完成)。
[0014]在一种实施方式中，数字混频器单元根据振荡信号将数字中频信号下变频为基频信号。
[0015]在一种实施方式中，该方法还包括模拟中频信号的获取过程，(如此便构成了完整的频谱仪的扫描方法)，详细步骤如下。
[0016]步骤一、由信号采集单元采集并处理外部信号，并将处理后的外部信号发送至模拟混频单元。
[0017]步骤二、由本振信号单元产生本振信号并发送至模拟混频单元，控制模拟混频单元利用本振信号对处理后的外部信号进行混频从而得到用于模数转换器单元进行采样的模拟中频信号。
[0018]步骤三、由模数转换器单元将一个模拟中频信号采集为数字中频信号，并发送至数字混频器单元；由数字振荡器单元并行产生N个具有不同频点信息的振荡信号，并将N个具有不同频点信息的振荡信号并行发送至数字混频器单元；其中，N为大于I的整数或者N等于I (N个具有不同频点信息的振荡信号为具有第一频点信息的第一振荡信号、具有第二频点信息的第二振荡信号…具有第N频点信息的第N振荡信号)；数字混频器单元根据N个具有不同频点信息的振荡信号将数字中频信号下变频为对应的N个基频信号(根据第一振荡信号将数字中频信号下变频为第一基频信号、根据第二振荡信号将数字中频信号下变频为第二基频信号…根据第N振荡信号将数字中频信号下变频为第N基频信号)；中频滤波器单元根据分辨率带宽并行对N个基频信号(第一基频信号至第N基频信号)进行滤波，从而得到对应N个频点的滤波信号(即对第一基频信号至第N基频信号进行滤波，从而得到对应第一频点至第N频点的滤波信号)。
[0019]步骤四、由检波单元对中频滤波器单元所产生的滤波信号进行检波操作从而得到输出信号；
[0020]步骤五、由显示单元接收检波单元所产生的输出信号从而产生显示结果。
[0021]根据本发明的第二方面，本发明提供一种中频滤波装置，包括:数字振荡器单元，连接至数字混频器单元，产生N个具有不同频点信息的振荡信号，并将N个具有不同频点信息的振荡信号发送至数字混频器单元；其中，N为大于I等于的整数(N个具有不同频点信息的振荡信号为具有第一频点信息的第一振荡信号…具有第N频点信息的第N振荡信号)；数字混频器单元，接收数字中频信号，根据N个具有不同频点信息的振荡信号将数字中频信号下变频为对应的N个基频信号(根据第一振荡信号将数字中频信号下变频为第一基频信号…根据第N振荡信号将数字中频信号下变频为第N基频信号)；滤波器单元，连接至数字混频器单元，根据分辨率带宽并行对N个基频信号(第一基频信号至第N基频信号)进行滤波，从而得到对应第一频点至第N频点的滤波信号。
[0022]在一种实施方式中，中频滤波装置还包括模数转换器单元，连接至数字混频器单元，将一个模拟中频信号采集为数字中频信号，并发送至数字混频器单元；模数转换器单元的工作时钟周期为T，数字振荡器单元的工作时钟周期为T/N。
[0023]在一种实施方式中，数字混频器单元在模数转换器单元的一个时钟周期内将数字中频信号对应下变频为N个基频信号(根据第一振荡信号将数字中频信号下变频为第一基频信号、根据第二振荡信号将数字中频信号下变频为第二基频信号…根据第N振荡信号将数字中频信号下变频为第N基频信号的过程控制在模数转换器单元的一个时钟周期内完成)。
[0024]根据本发明的第三方面，本发明提供一种频谱仪，包括上述中频滤波装置。
[0025]本发明中，ADC只进行一次采集数字中频信号的操作，在ADC的一个时钟周期内完成DDC，根据第一至第N振荡信号将数字中频信号下变频为第一至第N基频信号，再由中频滤波器对第一至第N基频信号进行中频滤波的操作。通过本发明，使用并行DDC扫描的技术，可以达到同时使用多条中频通路的效果，使整体扫描时间成几倍地减小，加快扫描速度，优化了测量时间。
[0026]本发明的有益效果在于，采用本发明的并行扫描技术，可在当前较小的资源消耗下，完成小RBW下的较快的扫描速度。
【附图说明】
[0027]图1为现有技术的中频滤波的原理示意图；
[0028]图2为本发明实施例一的中频滤波装置的结构示意图；
[0029]图3为本发明的中频滤波装置的原理示意图；
[0030]图4为本发明实施例二的中频滤波装置的结构示意图；
[0031]图5为本发明实施例三的频谱仪的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0033]实施例一:
[0034]现有技术方案中，实际上在小RBW的情况下，进入中频的很宽的信号带宽大部分都被滤除，只保留了 RBW宽度附近的一些能量；若我们能够在较宽的中频带宽和较长的时间内，在硬件层面并行地进行中频滤波，则可以在相同的资源成本下，成倍地减少扫描时间，达到加快扫描速度的目的。
[0035]如图2所示为本实施例的中频滤波装置的结构示意图，包括模数转换器(即ADC)001、数字振荡器(即 NCO，numerically controlled oscillator，数字控制振荡器)002、数字