一种频谱仪及其视频滤波的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及频谱分析领域，尤其是一种频谱仪及其视频滤波的装置。
【背景技术】
[0002]频谱仪，又名频谱分析仪（SpectrumAnalyzer)，是一种较昂贵的测试测量设备， 主要用于信号的频域分析。频谱仪按照工作原理，可以分为实时频谱仪和扫频调谐式频谱 仪。实时频谱仪在分析信号时，针对不同的频率信号有相对应的滤波器和检知器。
[0003]目前频谱仪在设计滤波器来进行视频滤波时采用的一种方法是使用分立元器件 组成的模拟低通滤波器的方案，这种方案的缺点是视频带宽调节的范围小且不精确，而且 还会增加硬件元器件的成本；另一种方法是使用有限脉冲数字滤波器的方案，这种方案需 要占用较多的数字硬件乘法器资源，并且很难灵活实现大范围的带宽设计要求。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本申请提供一种频谱仪及其视频滤波的装置，其视频带宽范 围可灵活调节且精确，同时占用的硬件乘法器资源很少。
[0005] 根据本申请的第一方面，本申请提供一种频谱仪视频滤波的装置，包括无限脉冲 滤波器系统（100)，其输入端、输出端分别为所述频谱仪视频滤波的装置的输入端、输出端； 所述无限脉冲滤波器系统（1〇〇)的系统函数F二卜z-!，其中a为大于0且小于 1的实数。
[0006] 较优地，所述无限脉冲滤波器系统（100)的输入信号为x(n)、输出信号为y(n)，， 其中n为整数，其包括：
[0007]a倍增益器（101)，其输入端为无限脉冲滤波器系统（100)的输入端，用于将输入 信号x(n)进行a倍增益后输出a*x(n);
[0008] 反馈器（104)，其输入端与无限脉冲滤波器系统（100)的输出端相连，用于对输出 信号y(n)进行反馈处理后输出y(n-l);
[0009]l_a倍增益器（103)，其输入端与所述反馈器（104)的输出端相连，用于将信号 y(n-l)进行1-a倍增益后输出（l-a)*y(n_l);
[0010] 加法器（102)，其一个输入端与a倍增益器（101)的输出端相连，其另一个输入端 与1-a倍增益器（103)的输出端相连，其输出端为所述无限脉冲滤波器系统（100)的输出 端，用于将a倍增益器（101)输出的a*x(n)与1-a倍增益器（103)输出的（l-a)*y(n_l) 进行相加后输出a*x(n) + (1-a)*y(n-1)。
[0011] 较优地，a=0.02。
[0012] 根据本申请的第二方面，本申请提供一种频谱仪，包括上述频谱仪视频滤波的装 置。
[0013] 本申请的有益效果是：
[0014] 依上述实施的频谱仪及其视频滤波的装置，由于引入一个系统函数
的无限脉冲滤波器系统，因而通过改变a的值，使其视频带宽范围可 灵活调节且精确，同时，此无限脉冲滤波器系统经过一次反馈、一次加法和两次乘法而实 现，因而其占用的硬件资源尤其是乘法器的资源很少。
【附图说明】
[0015] 图1为本申请一种实施例中的频谱仪视频滤波的装置的一种结构示意图；
[0016] 图2为本申请一种实施例中的无限脉冲滤波器系统的一种结构示意图；
[0017]图3为本申请一种实施例中的频谱仪视频滤波的装置的幅频响应图。
【具体实施方式】
[0018] 下面通过【具体实施方式】结合附图对本申请作进一步详细说明。
[0019] 本申请公开了一种频谱仪及其视频滤波的装置。频谱仪视频滤波的装置作为频谱 仪的一个核心装置，传统的实现方式都是使用分立器件组成一个模拟低通滤波器来实现， 用这种方式实现的频谱仪视频滤波的装置，其视频带宽调节的范围小，且视频带宽不精确， 同时还会增加硬件元器件的成本。而一些高端厂商用数字滤波器来实现频谱仪视频滤波的 装置时，普遍采用的是有限脉冲数字滤波器来实现，这样做虽然没有传统模块滤波器带来 的问题，但又会带来新的问题，即需要占用较多的数字硬件乘法器，以及很难灵活实现大范 围的视频带宽设计要求。
[0020] 本申请考虑到上述问题，引入一种无限脉冲滤波器来实现频谱仪视频滤波的装 置。这种做法的一个关键点在于此无限脉冲滤波器的系统函数的设计。
[0021] 请参照图1，在本申请的实施例中，本申请公开的一种频谱仪视频滤波的装置包括 无限脉冲滤波器系统100,此无限脉冲滤波器系统100的输入端为频谱仪视频滤波的装置 的输入端，用于输入待滤波的信号x(n);此无限脉冲滤波器系统100的输出端为频谱仪视 频滤波的装置的输出端，用于输出已经经过滤波处理的信号y(n)，其中n为整数。无限脉冲 滤波器系统100的系统函_
其中a为大于0且小于1的实数；相应 地，无限脉冲滤波器系统100的频率响应
[0022] 本申请的无限脉冲滤波器系统100有多种实现方式，在一种优选的实施方式中， 请参考图2,无限脉冲滤波器系统100包括a倍增益器101、加法器102、1-a倍增益器103 和反馈器104。下面进行具体地说明。
[0023]a倍增益器101的输入端为无限脉冲滤波器系统100的输入端，用于将输入信号 x(n)进行a倍增益后输出a*x(n);在某些优选的实施例中a倍增益器101可由乘法器来实 现。
[0024] 反馈器104的输入端与无限脉冲滤波器系统100的输出端相连，用于对输出信号 y(n)进行反馈处理后输出y(n-l)。
[0025]l_a倍增益器103的输入端与反馈器104的输出端相连，用于将信号y(n-l)进行 1-a倍增益后输出（l-a)*y(n-l);在某些优选的实施例中1-a倍增益器101可由乘法器来 实现。
[0026] 加法器102有两个输入端，其一个输入端与a倍增益器101的输出端相连，另一个 输入端与l_a倍增益器103的输出端相连；加法器102的输出端为无限脉冲滤波器系统100 的输出端。加法器102用于将a倍增益器101输出的a*x(n)与1-a倍增益器103输出的 (1-a)*y(n-1)进行相加后输出a*x(n) + (1-a)*y(n-1)，因此y(n) =a*x(n) + (1-a)*y(n-1)。
[0027] 由a倍增益器101、加法器102、1-a倍增益器103和反馈器104实现的无限脉冲滤 波器系统100,其系统函数就是上述的川2^卜，下面进行推导和论证。
[0028] 在由a倍增益器101、加法器102、l_a倍增益器103和反馈器104实现的无限脉冲 滤波器系统100中，y(n)=a*x(n) + (l-a)*y(n-l)，因此.V(")=丄*1 (")-k~^*.v("-l)。而 a a 系统函数的计算公式夕
系统函数的计算公式，可省
此系统函娄
，令z=e>，则其频率响应
[0029] 由上述推导和论证过程可以看出，无限脉冲滤波器系统100可以由a倍增益器 101、加法器102、1-a倍增益器103和反馈器104来实现，而且a倍增益器101和1-a倍增 益器103可用两个乘法器来实现，因此这种方式实现的频谱仪视频滤波的装置占用的硬件 乘法器资源很少。
[0030] 下面对此频谱仪视频滤波的装置的性能作进一步地分析。
[0031]由无限脉冲滤波器系统100实现的频谱仪视频滤波的装置，从其系统函数
阳频率响应，可以看出，该频谱仪视频滤波的 装置具有低通的特性，通过改变a的值，就可以实现不同滤波器带宽，因而可以灵活调节视 频带宽。在一个优选的实施例中，a= 0. 02。请参照图3,为当a= 0. 02时，频谱仪视频滤波 的装置的幅频响应图。从图3中可以看出，当a= 0. 02时，其低通滤波效果很好，表现为频 谱仪波形的噪声波动很小。实际上，本申请的频谱仪视频滤波的装置，当a的取值越小时， 频谱仪视频滤波的装置的_3dB带宽越小，其低通滤波效果越好，频谱仪波形的噪声波动越 小，反之，则_3dB带宽越大，噪声波动越大。
[0032] 本申请的频谱仪视频滤波的装置可由可编程逻辑器件来实现。应用本申请的频谱 仪视频滤波的装置的频谱仪，能够解决传统频谱仪测量噪声信号显示幅度峰峰值大波动的 问题，以及测量噪声时幅度显示不准确的问题。
[0033] 以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申 请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
【主权项】
1. 一种频谱仪视频滤波的装置，其特征在于，包括：无限脉冲滤波器系统（100)，其输 入端、输出端分别为所述频谱仪视频滤波的装置的输入端、输出端；所述无限脉冲滤波器系 统（1〇〇)的系统函数其中a为大于0且小于1的实数。2. 如权利要求1所述的频谱仪视频滤波的装置，其特征在于，所述无限脉冲滤波器系 统（100)的输入信号为x(n)、输出信号为y(n)，其中n为整数，其包括： a倍增益器（101)，其输入端为无限脉冲滤波器系统（100)的输入端，用于将输入信号x(n)进行a倍增益后输出a*x(n); 反馈器（104)，其输入端与无限脉冲滤波器系统（100)的输出端相连，用于对输出信号y(n)进行反馈处理后输出y(n-l); 1-a倍增益器（103)，其输入端与所述反馈器（104)的输出端相连，用于将信号y(n-l) 进行l_a倍增益后输出（l-a)*y(n_l); 加法器（102)，其一个输入端与a倍增益器（101)的输出端相连，其另一个输入端与l_a倍增益器（103)的输出端相连，其输出端为所述无限脉冲滤波器系统（100)的输出端， 用于将a倍增益器（101)输出的a*x(n)与1-a倍增益器（103)输出的（1-a) *y(n_l)进行 相加后输出a*x(n) + (1-a)*y(n-1)。3. 如权利要求1或2所述的频谱仪视频滤波的装置，其特征在于，a= 0. 02。4. 一种频谱仪，包括权利要求1到3中任一项所述的频谱仪视频滤波的装置。
【专利摘要】本申请公开了一种频谱仪及其视频滤波的装置，包括：无限脉冲滤波器系统(100)，其输入端、输出端分别为所述频谱仪视频滤波的装置的输入端、输出端；所述无限脉冲滤波器系统(100)的系统函数其中a为实数。本申请的频谱仪及其视频滤波的装置，其视频带宽范围可灵活调节且精确，同时占用的硬件乘法器资源很少。
【IPC分类】G01R23/165, H04N5/21
【公开号】CN204719131
【申请号】CN201520291123
【发明人】梁振兴
【申请人】深圳市鼎阳科技有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月7日