一種寬帶信號的觸發捕獲方法及裝置的製作方法
2023-06-23 07:28:06
專利名稱：一種寬帶信號的觸發捕獲方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及信號測試領域，尤其是涉及一種寬帶信號的觸發捕獲方法及裝置。
背景技術：
在傳統的接收機中，一般需要先進行頻率變換將寬帶射頻信號變換為帶寬相對較窄的中頻信號，然後進行中頻數位化處理。隨著無線電技術的不斷發展，對頻譜分析的中頻帶寬的要求不斷增大，傳統接收機中這種窄帶的數字處理方式無法適應越來越高的技術要求，因此增加接收機的中頻帶寬是必然趨勢。同時傳統的接收機適用於較窄帶寬的連續信 號和周期信號以及其他雜散信號的測量，而難以應對檢測間歇性信號、幹擾信號、脈衝信號和跳頻信號的測量，沒有提供針對以上複雜瞬時信號的測量方式，也不能存儲全面的信號在不同時間上的行為記錄，無法滿足越來越複雜的無線電信號測量要求。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種高分析帶寬、可控分析帶寬、可控觸發模塊、動態實時捕獲的寬帶信號的觸發捕獲方法及裝置。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種寬帶信號的觸發捕獲方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟1)模擬濾波器對模擬信號進行抗混疊濾波，濾除混疊信號，然後發送給A/D轉換器；2) A/D轉換器將濾波後的模擬信號轉換成數位訊號數據，然後發送給FPGA模塊；3)FPGA模塊依次對經A/D轉換器轉換後的數位訊號數據進行數字下變頻、數字濾波、快速傅立葉變換、求模運算以及數據輸出選擇處理；4)在觸發方式模式下，將經FPGA模塊處理後得到的數位訊號數據與主控接口輸入的模板數據進行逐個比較，並判斷是否滿足設定的觸發條件，如果判斷為是則產生觸發信號，並開始向同步動態隨機存儲器中寫入已經定義的存儲深度的數據，寫滿之後停止寫入，如果判斷為否，則將數位訊號數據寫入到同步動態隨機存儲器中，但是當同步動態隨機存儲器寫滿時仍沒有觸發信號，將已存儲的不滿足觸發條件的數據刪除，寫入新的數據。所述的步驟3) FPGA模塊依次對模擬信號數據進行數字下變頻、數字濾波、快速傅立葉變換、求模運算以及數據輸出選擇處理具體包括以下步驟31)首先對數位訊號進行數字下變頻，將信號分為相互正交的I、Q兩路信號；32) I、Q兩路信號分別進入各自的級聯數字濾波器，實現數字濾波和分析帶寬的選擇；33)對分別通過級聯數字濾波器的I、Q兩路信號進行快速傅立葉變換處理，處理後I路數據為實部，Q數據為虛部；34)對I、Q兩路數據進行求模運算，得到信號的幅頻數據信息；35)對數據輸出的方式進行選擇，包括連續或者觸發方式下的數字幅頻信號、I路數位訊號、Q路數位訊號。一種實施權利要求I所述的寬帶信號的觸發捕獲方法的裝置，其特徵在於，該裝置包括模擬濾波器、A/D轉換器、FPGA模塊、同步動態隨機存儲器及電源模塊，所述的模擬濾波器與A/D轉換器連接，A/D轉換器與FPGA模塊連接，FPGA模塊與同步動態隨機存儲器連接。
所述的FPGA模塊包括數字下變頻模塊、級聯數字濾波器、FFT模塊、求模模塊、觸發模塊及數據輸出選擇接口，所述的數字下變頻模塊依次連接級聯數字濾波器、FFT模塊、求模模塊、觸發模塊及數據輸出選擇接口，所述的級聯數字濾波器與數據輸出選擇接口連接，所述的求模模塊與數據輸出選擇接口連接。與現有技術相比，本發明具有以下優點I、提供最大200MHz的可變分析帶寬。2、具有實時觸發功能。3、具有實時捕獲動態存儲功能。4、最大128M存儲深度。5、提供幅頻、I路、Q路數據的數字輸出，包括連續以及觸發捕獲方式下的輸出。
圖I為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例如圖I所示，一種寬帶信號的觸發捕獲方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟第一步、模擬濾波器對模擬信號數據進行抗混疊濾波，濾除混疊信號，然後發送給A/D轉換器；第二步、A/D轉換器將濾波後的模擬信號數據轉換成數位訊號，然後發送給FPGA模塊；第三步、FPGA模塊依次對數位訊號數據進行數字下變頻、數字濾波、快速傅立葉變換以及求模運算處理。具體包括31)首先對數位訊號進行數字下變頻，將信號分為相互正交的I、Q兩路信號；32) I,Q兩路信號分別進入各自的級聯數字濾波器，實現數字濾波和分析帶寬的選擇；33)對分別通過級聯數字濾波器的I、Q兩路信號進行快速傅立葉變換處理，處理後I路數據為實部，Q數據為虛部；34)對I、Q兩路數據進行求模運算，得到信號的幅頻數據信息；35)對數據輸出的方式進行選擇，包括連續或者觸發方式下的數字幅頻信號、I路數位訊號、Q路數位訊號。第四步、當在觸發方式，將經FPGA模塊處理後的模擬數位訊號數據與主控接口輸入的模板數據進行逐個比較，並分別判斷是否滿足設定的觸發條件，如果判斷為是則產生觸發信號，並開始向同步動態隨機存儲器中寫入已經定義的存儲深度的數據，寫滿之後停止寫入，如果判斷為否，則將模擬數位訊號數據寫入到同步動態隨機存儲器中，但是當同步動態隨機存儲器寫滿時仍沒有觸發信號，等下一個不滿足觸發條件的模擬信號數據寫入時，將已存儲的不滿足觸發條件的模擬信號已存儲的數據刪除，寫入新的數據。。帶寬最大為200MHz的模擬信號通過前端模擬輸入埠進入到本裝置中，首先經過模擬濾波器對模擬信號進行抗混疊濾波，濾除混疊信號。然後模擬信號經ADC(Analog toDigital Converter，模數轉換)進行模數轉換，將模擬信號轉換成數位訊號，將得到的數位訊號輸入到FPGA(Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)當中進行處理。在FPGA(Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)當中，首先對數位訊號進行DDC(Digtal Down Converter，數字下變頻)，信號分為I、Q兩路信號，I、Q兩路信號分別進入各自的級數可選的級聯數字濾波器，實現數字濾波和分析帶寬的選擇，I、Q兩路信號通過級聯數字濾波器實現了信號的分析帶寬的改變。然後對分別通過級聯數字濾波器的I、Q兩路信號進行FFT (Fast Fourier Tranformation,快速傅立葉變換),I路數據為實部，Q路數據為虛部，最後對I、Q兩路數據進行求模運算，得到信號的幅頻數據信息。觸發功能是包括頻率觸發、電平觸發、功率觸發等。其基本實現方式是將經過FPGA處理的數據與通過主控接口輸入的觸發模板數據進行逐個比較，如果滿足設定的觸發條件，則產生觸發信號，如果不滿足觸發條件則一直進行比較，直到主控接口停止觸發功能或者有滿足觸發條件的信號進行觸發。根據進行比較的觸發數據的位置的不同，決定觸發模板的不同，決定了觸發方式的不同。在觸發功能的實現過程當中，在時間上連續的任何一個信號都會與觸發模板數據進行比較，這樣就保證了比較數據的無丟失、無縫特性，從而實現 了無丟失觸發功能。實時捕獲動態存儲功能是需要與觸發功能配合實現的。捕獲存儲存儲功能就是將數據通過FPGA(Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)接口寫入到同步動態隨機存儲器。在進行觸發捕獲存儲之前要首先通過主控埠設置觸發前後的存儲深度。當數據不能滿足觸發條件時候，數據一直寫入到同步動態隨機存儲器中，如果一直沒有生成觸發信號，寫入同步動態隨機存儲器的數據一直進行刷新，這些數據在時間上是連續的。如果觸發信號生成，則開始向同步動態隨機存儲器中寫入已經定義的存儲深度的數據，寫滿之後停止寫入，這時寫入同步動態隨機存儲器中的滿足觸發條件存儲深度的數據與同步動態隨機存儲器中未刷新的數據組成了以滿足觸發條件信號數據為分界點的時間上連續的數據。上述過程實現了信號數據的無丟失捕獲存儲。本發明所涉及的硬體裝置包括 模擬濾波器I，實現對前端輸入的模擬信號的抗混疊濾波。A/D轉換器2，包括AD轉換器採樣和採樣時鐘發生，實現了對前端輸入的模擬信號的數位化。FPGA模塊3，包括現場可編程陣列(FPGA)，實現了對數位訊號的處理。FPGA模塊3包括數字下變頻模塊31，級聯數字濾波器32、33，FFT模塊34，求模模塊35，觸發模塊46及數據輸出選擇接口 37。數字下變頻模塊31依次連接級聯數字濾波器，FFT模塊、求模模塊、觸發模塊及數據輸出選擇接口。級聯數字濾波器與數據輸出選擇接口連接。求模模塊與數據輸出選擇接口連接。主要過程包括DDC (數字下變頻)、數字濾波、觸發、捕獲、FFT (快速傅立葉變換)、求模以及以及數據輸出選擇等功能。同步動態隨機存儲器，由同步動態隨機存儲器組成，實現對數據的動態實時存儲，動態實時存儲模塊決定的整個裝置的存儲深度。電源模塊，通過與DC電源埠互連，為整個裝置提供電源。多種輸入輸出接口，包括前端模擬輸入接口、主控接口7、幅頻信號數字輸出接口、I路信號數字輸出接口、Q路信號數字輸出接口和電源接口 6。前端模擬輸入接口與前端模擬濾波器模塊互聯，為裝置提供模擬信號輸入。主控接口輸入功能包括實現了分析帶寬的控制，實現了觸發模板數據的輸入，實現了觸發模式的靈活選擇。主控接口的輸出功能包括實現了將連續方式下的頻域數據輸出，但輸出的頻域數據不能保證在時間上的連續，也實現了輸出在時間上連續的觸發捕獲數據，輸出的觸發捕獲數據與觸發方式以及捕獲方式相關，最大的輸出數據量為裝置的存儲深度。通過幅頻信號數字輸出接口可以輸出包含頻域信號幅頻信息的數位訊號。數據在時間上是連續的。輸出幅頻信息的帶寬可以通過主控接口控制。通過I路信號數字輸出接口可以輸出包含I路數據信息的數位訊號。數據在時間上是連續的。輸出I路數據信息的帶寬可以通過主控接口控制。通過Q路信號數字輸出接口可以輸出包含Q路數位訊號的數據。數據在時間上是連續的。輸出Q路數據信息的帶寬 可以通過主控接口控制。通過DC電源埠可以將外界提供的直流電源與裝置互聯，DC電源埠與電源管理模塊互聯。通過以上各硬體從而實現對最大200MHz帶寬的頻域信號進行分析處理，實現對帶寬之內的信號進行無丟失觸發、無丟失捕獲、動態存儲以及輸出功能，並且分析帶寬可變。最大200MHz分析帶寬是指可以對最大為200MHz帶寬的模擬信號進行分析，並且分析帶寬是可變的。無丟失觸發是指在最大200MHz及以下帶寬，在連續時間之內的信號與通過主控接口輸入的模板數據進行比較，如果滿足模板數據設定的條件，實現觸發功能，產生觸發信號。無丟失捕獲是指在最大200MHz及以下帶寬，對滿足觸發條件的時間上連續的信號進行實時存儲。動態存儲是指在最大200MHz及以下分析帶寬，在時間上連續的信號可以被存儲在動態存儲器當中，信號可以存儲一定的深度，存儲滿了之後可以不斷刷新，從而實現動態存儲。輸出功能是指裝置可以輸出在時間上連續的數字幅頻信號、I路數位訊號、Q路數位訊號，以及滿足觸發條件的在時間上連續的存儲在動態實時存儲模塊當中的一定深度的數字幅頻信號、I路數位訊號、Q路數位訊號，輸出信號的選擇由主控接口控制數據輸出選擇接口實現。分析帶寬可變是指通過可以通過主控接口控制實時分析帶寬，分析帶寬範圍是 IKHz 200MHz,以 1、2、3、5 步進。
權利要求
1.一種寬帶信號的觸發捕獲方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟 1)模擬濾波器對模擬信號進行抗混疊濾波，濾除混疊信號，然後發送給A/D轉換器； 2)A/D轉換器將濾波後的模擬信號轉換成數位訊號數據，然後發送給FPGA模塊； 3)FPGA模塊依次對經A/D轉換器轉換後的數位訊號數據進行數字下變頻、數字濾波、快速傅立葉變換、求模運算以及數據輸出選擇處理； 4)在觸發方式模式下，將經FPGA模塊處理後得到的數位訊號數據與主控接口輸入的模板數據進行逐個比較，並判斷是否滿足設定的觸發條件，如果判斷為是則產生觸發信號，並開始向同步動態隨機存儲器中寫入已經定義的存儲深度的數據，寫滿之後停止寫入，如果判斷為否，則將數位訊號數據寫入到同步動態隨機存儲器中，但是當同步動態隨機存儲器寫滿時仍沒有觸發信號，將已存儲的不滿足觸發條件的數據刪除，寫入新的數據。
2.根據權利要求I所述的一種寬帶信號的觸發捕獲方法，其特徵在於，所述的步驟3)FPGA模塊依次對模擬信號數據進行數字下變頻、數字濾波、快速傅立葉變換、求模運算以及數據輸出選擇處理具體包括以下步驟 31)首先對數位訊號進行數字下變頻，將信號分為相互正交的I、Q兩路信號； 32)I、Q兩路信號分別進入各自的級聯數字濾波器，實現數字濾波和分析帶寬的選擇； 33)對分別通過級聯數字濾波器的I、Q兩路信號進行快速傅立葉變換處理，處理後I路數據為實部，Q數據為虛部； 34)對I、Q兩路數據進行求模運算，得到信號的幅頻數據信息； 35)對數據輸出的方式進行選擇，包括連續或者觸發方式下的數字幅頻信號、I路數位訊號、Q路數位訊號。
3.一種實施權利要求I所述的寬帶信號的觸發捕獲方法的裝置，其特徵在於，該裝置包括模擬濾波器、A/D轉換器、FPGA模塊、同步動態隨機存儲器及電源模塊，所述的模擬濾波器與A/D轉換器連接，A/D轉換器與FPGA模塊連接，FPGA模塊與同步動態隨機存儲器連接。
4.根據權利要求3所述的一種寬帶信號的觸發捕獲裝置，其特徵在於，所述的FPGA模塊包括數字下變頻模塊、級聯數字濾波器、FFT模塊、求模模塊、觸發模塊及數據輸出選擇接口，所述的數字下變頻模塊依次連接級聯數字濾波器、FFT模塊、求模模塊、觸發模塊及數據輸出選擇接口，所述的級聯數字濾波器與數據輸出選擇接口連接，所述的求模模塊與數據輸出選擇接口連接。
全文摘要
本發明涉及一種寬帶信號的觸發捕獲方法及裝置，該方法包括以下步驟1)模擬濾波器對前端輸入的模擬信號進行抗混疊濾波，濾除混疊信號，然後發送給A/D轉換器；2)A/D轉換器將濾波後的模擬信號轉換成數位訊號數據，然後發送給FPGA模塊；3)FPGA模塊依次對數位訊號數據進行數字下變頻、數字濾波、快速傅立葉變換、求模運算以及數據輸出選擇處理；4)將經FPGA模塊處理後得到的數位訊號數據與通過主控接口輸入的觸發模板的數據進行比較處理後寫入到同步動態隨機存儲器中。與現有技術相比，本發明具有高分析帶寬、可控分析帶寬、可控觸發模塊、動態實時捕獲等優點。
文檔編號H04L27/26GK102957643SQ201110249378
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月26日 優先權日2011年8月26日
發明者白皓, 陳向民, 李成 申請人:上海創遠儀器技術股份有限公司