無預選器頻譜儀外混頻方式下的外部自動信號識別方法
2023-08-06 19:12:01
專利名稱：無預選器頻譜儀外混頻方式下的外部自動信號識別方法
技術領域：
本發明屬於微波信號的頻譜分析領域，特別是涉及一種信號識別方法。
背景技術：
目前頻譜分析儀一體機的工作頻率最高可以到70GHz。為使這樣的頻譜分析儀能 夠在更高頻率上工作，一般需要連接外混頻器對頻譜分析儀進行擴頻。應用了外混頻器的 頻譜儀的工作頻率甚至可以達到320GHz。外混頻器分兩種，一種帶有預選器，另外一種不帶 預選器。帶預選器的混頻器價格比不帶預選器的混頻器要昂貴得多，而且目前市場上帶有 預選器的混頻器的最高工作頻率只能做到75GHz，在75GHz之上工作只能應用不帶預選器 的混頻器。通常對頻譜儀進行擴頻的外混頻器採用了諧波混頻的工作方式。這種混頻方式的 問題在於單一頻率的輸入信號經混頻後會出現頻譜儀無法識別的「多重」響應。帶有預選 器的混頻器可以消除這種「多重」響應，使得當輸入需要分析單一頻率的信號時，頻譜儀僅 輸出一個與輸入信號的頻率相等的譜線。然而外混頻器無預選器時單一頻率的輸入信號進 入混頻器後，由於混頻後「多重」響應的存在，頻譜儀的輸出就會顯示出多條譜線，導致很難 對輸入信號的頻譜進行分析。
圖1示出現有技術的頻譜儀系統100的示意圖。頻譜儀系統100包括無預選混頻 器2，頻譜儀3。頻譜儀系統100要分析的信號是由信號源1產生的例如W波段的毫米波信 號，頻率範圍為75GHz 110GHz。為使頻譜儀3，其一階本振信號的掃描範圍例如為3GHz 6. 8GHz,的工作頻率擴展到包含該毫米波信號的波段，採用了無預選器的外混頻器2對該 頻譜儀進行擴頻。在這種情況下頻譜儀的一階本振信號^。送入混頻器。由於混頻器的非 線性，頻譜儀的該一階本振信號在混頻器中產生了豐富的諧波。這種情況下頻譜儀3工作 在諧波混頻方式。圖2示出圖1所示頻譜儀系統的諧波混頻的工作原理圖。在圖2中由圖1中信號源1產生的輸入信號fs和來自頻譜儀的一階本振信號
在混頻器2中進行諧波混頻，經諧波混頻後的混頻信號輸出至頻譜儀的中頻濾波器。當該 混頻信號的頻率等於該中頻濾波器的中心頻率時，即輸入信號fs和一階本振信號 ·ω的諧 波滿足公式(1)時，該混頻信號就能通過該中頻濾波器成為中頻信號fIF，然後該中頻信號 fIF經過頻譜儀的進一步處理在顯示屏上顯示出譜線。fs = n · fL。士 fIF(1)式中fs是輸入信號的頻率，是頻譜儀一階本振信號的頻率，η是正整數，表示一 階本振信號諧波的諧波次數，fIF是頻譜儀中頻濾波器的中心頻率，例如fIF = 310. 7MHz一般情況下，當對頻譜儀進行擴頻時，只選用頻譜儀整個掃描範圍中的一段頻 率範圍例如4. 15GHz 6. 09GHz作為一階本振信號f^進行掃描。當輸入信號fs例如是 75GHz IlOGHz的毫米波信號時，對於由公式(1)得到的公式O)
權利要求
1.一種外混頻方式無預選器頻譜儀的外部信號識別方法，包括以下步驟 來自頻譜儀的一階本振信號的諧波在外混頻器與外部信號混頻形成混頻信號； 混頻信號經頻譜儀的中頻濾波器濾波成為中頻信號，頻譜儀顯示所述中頻信號對應的多重響應譜線； 採集所述多重響應譜線的頻率數據； 根據所採集譜線的頻率間隔識別外部信號。
2.根據權利要求1所述的外混頻方式無預選器頻譜儀的外部信號識別方法，其特徵在 於，顯示的所述中頻信號對應的多重響應譜線成對出現且滿足以下關係式
3.根據權利要求1所述的外混頻方式無預選器頻譜儀的外部信號識別方法，其特徵在 於，所述根據所採集譜線的頻率間隔識別外部信號進一步包括根據頻譜儀指定的混頻模式「N+」或「Ν_」，將所採集的各譜線向低頻或高頻平移2倍的 中頻濾波器中心頻率；將平移譜線與原譜線重疊的譜線識別為外部信號頻率譜線，得到該外部信號的頻率。
4.根據權利要求1所述的外混頻方式無預選器頻譜儀的外部信號識別方法，其特徵在 於，所述根據所採集譜線的頻率間隔識別外部信號進一步包括計算各譜線之間頻率間隔並取出頻率間隔為2倍中頻濾波器中心頻率的譜線對； 根據頻譜儀指定的混頻模式「N+」或「Ν_」，將譜線對中低頻率譜線或高頻率譜線識別為 外部信號頻率譜線，得到該外部信號的頻率。
5.根據權利要求1所述的外混頻方式無預選器頻譜儀的外部信號識別方法，其特徵在 於，所述採集多重響應譜線的頻率數據的步驟包括設置譜線的幅度閾值；根據被測信號的頻率穩定度選擇觀察帶寬以達到頻率測量精度； 通過按照選擇的觀察帶寬對頻譜儀的掃描範圍分段且各段部分重疊地掃描所述多重 響應譜線採集幅度值大於幅度閾值的各譜線的頻率。
6.根據權利要求5的方法，其特徵在於，所述幅度閾值設置為高於頻譜儀本底噪聲電平3dB以上。
7.根據權利要求5的方法，其特徵在於，根據被測信號的頻率穩定度選擇觀察帶寬，使 得頻率值的絕對測量精度至少為0. IMHz0
8.根據權利要求5的方法，其特徵在於，所述分段且部分重疊地掃描包括對於「N_」混頻模式，從掃描範圍的起始頻率至少前推2倍的中頻濾波器中心頻率的頻 率開始掃描；對於「N+」混頻模式，至掃描範圍的終止頻率至少後延2倍的中頻濾波器中心頻率的頻 率結束掃描；將其餘各段掃描的起點前移觀察帶寬的1/10以便重疊掃描。
9.一種外混頻方式無預選器頻譜儀，包括本振信號發生器，用於輸出一階本振信號；中頻濾波器，用於接收一階本振信號的諧波與外部信號混頻的得到的混頻信號並對該 混頻信號進行濾波，輸出中頻信號的多重響應譜；顯示單元，用於顯示信號；頻率採集單元，用於採集所顯示多重響應譜線的頻率；數據處理單元，用於根據所採集譜線的頻率間隔識別外部信號。
10.根據權利要求9所述的外混頻方式無預選器頻譜儀，其特徵在於，數據處理單元根 據頻譜儀指定的混頻模式「N+」或「N_」，將所採集的各譜線的頻率值減去或加上2倍的中頻 濾波器中心頻率得到各譜線頻率的平移頻率，並通過比較平移頻率與原譜線頻率，將二者 相等的頻率識別為該外部信號的頻率。
11.根據權利要求9所述的外混頻方式無預選器頻譜儀，其特徵在於，數據處理單元計 算各譜線之間頻率差，提取差值為2倍中頻濾波器中心頻率的譜線頻率值，並根據頻譜儀 指定的混頻模式「N+」或「N_」，將譜線頻率中低頻率或高頻率識別為外部信號頻率。
全文摘要
本發明提供一種外混頻方式無預選器頻譜儀的外部信號識別方法，包括以下步驟來自頻譜儀的一階本振信號的諧波在外混頻器與外部信號混頻形成混頻信號；混頻信號經頻譜儀的中頻濾波器濾波成為中頻信號，頻譜儀顯示所述中頻信號對應的多重響應譜線；採集所述多重響應譜線的頻率數據；根據所採集譜線的頻率間隔識別外部信號。根據本發明的方法，可以使本身不具備信號識別的功能的頻譜儀在進行無預選器的外混頻器擴頻時對外部信號進行精確分析。
文檔編號G01R23/16GK102095930SQ20101060125
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月22日 優先權日2010年12月22日
發明者馮進軍, 李鎮遠, 梁友煥 申請人:中國電子科技集團公司第十二研究所