基于频谱仪的频率变换系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信测试领域，具体的说，是涉及一种基于频谱仪的频率变换系统及方法。
【背景技术】
[0002]频谱仪是研宄电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波电路等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。
[0003]现有的数字频谱分析仪使用较多的是全数字实时快速傅氏变换(Fast FourierTransformat1n, FFT)频谱分析仪。全数字实时FFT频谱分析仪首先通过ADC (模数转换单元)对整个频段的模拟信号进行采样，之后进行FFT运算，得到被测信号的频域信息。这种频谱分析仪有两种实现方式，第一种实现方式是把高频信号经过混频搬移到低频，然后经过高速模数转换，对一小段频谱进行FFT运算，得到一段频谱；通过多次频谱表搬移和FFT运算，可以得到整个频段内的频谱信息。第二种实现方式是直接对射频信号进行采样，实时进行FFT运算，得到整个频段内的频谱信息。这两种实现方式都需要高速的ADC和运算超强的DSP处理器，因此成本较高。而且在变频的过程中，处理任务过多，中断时间比较长，严重影响系统性能。
[0004]专利申请文件201410382713.9提供了一种全数字中频频谱分析仪及频谱分析的方法。该全数字中频频谱分析仪包括模数转换单元、正交数字下变频器、中频带宽滤波电路、鉴幅鉴相器、频率计数器、视频滤波电路、采样率提升模块、检波器、快速扫描补偿模块和控制及显示模块。本发明中的模数转换单元可采用较低成本的中低速模数转换单元，模数转换单元对模拟中频信号进行采样后，后续再通过单片的FPGA就可实现整个的数字中频频谱分析，但是在变频处理过程中的数据采集和频点更新之间会有一定的延时，使结果不准确、稳定性不高。
[0005]因此，如何研发一种基于频谱仪的频率变换系统及方法，便成为亟待解决的技术冋题。
【发明内容】
[0006]本申请解决的主要问题是提供一种基于频谱仪的频率变换系统及方法，以解决无法实现的降低成本、提高系统的稳定性、提高工作效率且处理任务少的技术问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于频谱仪的频率变换系统，包括:射频转换单元、模数转换单元、数字下变频单元、数据采集单元和数据处理单元，其中，
[0008]所述射频转换单元，用于将与系统预置的频点相对应的频率的数字信号转换为中频的数字信号或者接收所述数据处理单元发送的频点，并将所述数据处理单元发送的频点相对应的频率的数字信号转换为与所述数据处理单元发送的频点相对应的中频的数字信号;
[0009]所述模数转换单元，用于将与所述频点相对应的中频的数字信号转换成与所述频点相对应的二进制数据，发送至所述数字下变频单元；
[0010]所述数字下变频单元，用于降低与频点相对应的二进制数据的传输速率；
[0011]所述数据采集单元，所述数据采集单元对数字下变频单元发送的与频点相对应的二进制数据进行采集；
[0012]所述数据处理单元，包括频点运算模块、频点配置模块和定时模块，其中，
[0013]所述频点运算模块，用于采用算法对频点进行运算；
[0014]所述频点配置模块，用于对频点进行配置；
[0015]所述定时模块，用于确定所述频点运算模块进行运算的时间点和所述频点配置模块进行配置的时间点。
[0016]所述数据处理单元，还用于处理所述数据采集单元发送的二进制数据。
[0017]进一步地，其中，所述中频的数字信号，进一步为:9MHz至12MHz的数字信号。
[0018]进一步地，其中，所述频点运算模块，按照公式
[0019]RFOUT= (fPFDX (INT+(FRAC/2~25)))*2
[0020]计算出频点，其中，RFOUT为频点，INT+(FRAC/2~25)为分频比，INT为分频比的整数部分，FRAC为分频比的小数部分，fPFD是参考频率。
[0021]进一步地，其中，所述数据处理单元，进一步为:单片机、CPU中央处理器或微处理器。
[0022]进一步地，其中，所述系统，进一步还包括:存储单元，用于存储所述数据采集单元所采集的二进制数据；
[0023]所述存储单元，进一步为:硬盘、FLASH存储器、SD卡或CF卡。
[0024]本发明还提供了一种基于频谱仪的频率变换方法，包括以下步骤:
[0025]步骤1:射频转换单元将与系统预置的频点相对应的频率的数字信号转换为与所述系统预置的频点相对应的中频的数字信号；
[0026]步骤2:模数转换单元将与所述系统预置的频点相对应的中频的数字信号转换成与所述系统预置的频点相对应的二进制数据，发送至数字下变频单元；
[0027]步骤3:所述数字下变频单元降低与所述系统预置的频点相对应的二进制数据的传输速率；
[0028]步骤4:所述数据采集单元对数字下变频单元发送的与所述系统预置的频点相对应的二进制数据进行采集，并发送至数据处理单元进行处理；
[0029]步骤5:所述数据处理单元的频点运算模块在定时模块设置的第一时间点进行第一频点运算；
[0030]步骤6:所述数据处理单元的频点配置模块在所述定时模块设置的第二时间点进行第一频点的配置，并将配制后的第一频点发送至射频转换单元中；
[0031]步骤7:所述射频转换单元接收所述数据处理单元发送的第一频点，在与所述第一频点相对应的第一频率变化为一恒定值的时间段内，所述频点运算模块进行第二频点的运算，所述射频转换单元将与所述第一频点相对应的第一频率的数字信号转换为与所述第一频点相对应的中频的数字信号。
[0032]进一步地，其中，所述频点运算满足以下公式:
[0033]RFOUT= (fPFDX (INT+(FRAC/2~25)))*2
[0034]其中:RF0UT为频点；INT+(FRAC/2~25)为分频比；INT为分频比的整数部分；FRAC为分频比的小数部分；fPFD是参考频率。
[0035]进一步地，其中，所述中频的数字信号，进一步为:9MHz至12MHz的数字信号。
[0036]进一步地，其中，所述方法还包括步骤:存储单元对所述数据采集单元所采集的二进制数据进行存储。
[0037]另外，本发明还公开了另外一种基于频谱仪的频率变换方法，包括以下步骤:
[0038]步骤I)射频转换单元将与系统预置的频点相对应的频率的数字信号转换为与所述系统预置的频点相对应的中频的数字信号；
[0039]步骤2)模数转换单元将与所述系统预置的频点相对应的中频的数字信号转换成与所述系统预置的频点相对应的二进制数据，发送至所述数字下变频单元；
[0040]步骤3)数字下变频单元降低与所述系统预置的频点相对应的二进制数据的传输速率；
[0041]步骤4)数据处理单元的频点运算模块在定时模块设置的a时间点进行A频点运算;
[0042]步骤5)所述数据处理单元的频点配置模块在定时模块设置的b时间点进行A频点的配置，并将A频点分为第一 A频点和第二 A频点，然后分两次发送至所述射频转换单元中；
[0043]步骤6)射频转换单元接收所述数据处理单元发送的第一 A频点，在与所述第一 A频点相对应的A频率变化为一恒定值的时间段内，所述数据采集单元对数字下变频单元发送的与预置的频点相对应的二进制数据进行采集，所述射频转换单元将与所述第一 A频点相对应的A频率的数字信号转换为与所述第一 A频点相对应的中频的数字信号；
[0044]步骤7)模数转换单元将与所述第一 A频点相对应的中频的数字信号转换成与所述第一 A频点相对应的二进制数据，发送至所述数字下变频单元；
[0045]步骤8)数字下变频单元降低与所述第一 A频点相对应的二进制数据的传输速率;
[0046]步骤9)射频转换单元接收所述数据处理单元发送的第二 A频点，在与所述第二 A频点相对应的A频率变化为一恒定值的时间段内，所述频点运算模块进行B频点的运算，所述射频转换单元将与所述第二 A频点相对应的A频率的数字信号转换为与所述第二 A频点相对应的中频的数字信号。
[0047]与现有技术相比，本申请所述的基于频谱仪的频率变换系统及方法，达到了如下效果:
[0048](I)本发明所述的基于频谱仪的频率变换系统，其数据处理单元包括，频点运算模块、频点配置模块和定时模块，通过定时模块控制频点运算模块进行运算的时间点和频点配置模块进行配置的时间点，从而使在进行频点配置后在等待功率稳定的时间里，可以进行下一频