一種頻譜分析儀實(shí)時(shí)性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)及評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種頻譜分析儀實(shí)時(shí)性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，還提供了一種頻譜分析儀實(shí)時(shí)性能評(píng)價(jià)方法，還提供了一種頻譜分析儀信號(hào)截獲概率的評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]實(shí)時(shí)頻譜分析儀器通常都是采用數(shù)字信號(hào)處理方法，將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)，然后利用數(shù)字處理技術(shù)進(jìn)行傅里葉變換(或FFT)獲得信號(hào)的頻譜，由于頻譜運(yùn)算速度非?？欤羌磿r(shí)實(shí)現(xiàn)的，因此可以分析信號(hào)頻譜隨時(shí)間的變化情況。
[0003]實(shí)時(shí)頻譜分析儀在實(shí)時(shí)頻譜分析時(shí)，一次頻譜計(jì)算得到的頻譜數(shù)據(jù)，通常稱為一幀頻譜，而一次頻譜計(jì)算所需要的時(shí)域取樣點(diǎn)數(shù)N稱為一幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。當(dāng)實(shí)時(shí)頻譜分析儀中計(jì)算一幀頻譜花費(fèi)的時(shí)間小于等于ADC采集一幀數(shù)據(jù)花費(fèi)的時(shí)間時(shí)，通常認(rèn)為頻譜分析儀是實(shí)時(shí)工作的。
[0004]近年來(lái)，微波實(shí)時(shí)頻譜分析儀因其對(duì)微波短時(shí)信號(hào)的截獲能力強(qiáng)成為無(wú)線電工程師喜歡的測(cè)試設(shè)備。自美國(guó)泰克公司推出第一臺(tái)微波實(shí)時(shí)頻譜分析儀后，國(guó)際上各大儀器廠家也紛紛推出了自己的實(shí)時(shí)頻譜分析儀。實(shí)時(shí)頻譜處理速度越高，實(shí)時(shí)性能越好。目前通常采用100%截獲信號(hào)最短持續(xù)時(shí)間(Tp)指標(biāo)作為體現(xiàn)實(shí)時(shí)頻譜分析實(shí)時(shí)性能的核心指標(biāo)，例如德國(guó)R&S公司的FSVR實(shí)時(shí)頻譜分析儀的Τρ指標(biāo)為24us，具體含義是如果在實(shí)時(shí)頻譜分析儀正在測(cè)量的頻段內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)持續(xù)時(shí)間24us且功率穩(wěn)定的正弦信號(hào)，實(shí)時(shí)頻譜分析儀能夠100%的截獲到該信號(hào)，并能在實(shí)時(shí)頻譜軌跡中測(cè)量正確的信號(hào)功率。
[0005]雖然實(shí)時(shí)頻譜分析儀的Τρ指標(biāo)是數(shù)字信號(hào)處理設(shè)計(jì)保證的，在產(chǎn)品檢驗(yàn)時(shí)無(wú)需進(jìn)行測(cè)試檢驗(yàn)。但是由于各個(gè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀的生產(chǎn)廠家提供Τρ指標(biāo)的限定條件常常不同，導(dǎo)致用戶在選購(gòu)儀器時(shí)，無(wú)法真正衡量不同廠家的實(shí)時(shí)頻譜分析儀的實(shí)時(shí)性能的優(yōu)劣。
[0006]另外實(shí)時(shí)頻譜分析儀常用于構(gòu)建各種電磁頻譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，或干擾檢測(cè)系統(tǒng)，因此測(cè)量實(shí)時(shí)頻譜分析儀某種工作狀態(tài)下對(duì)給定持續(xù)時(shí)間的短時(shí)信號(hào)的截獲概率，可以幫助用戶評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能。而如何提供一種頻譜分析實(shí)時(shí)性能評(píng)價(jià)方法，是目前亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提出一種頻譜分析儀實(shí)時(shí)性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)及評(píng)價(jià)方法，幫助用戶評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]—種頻譜分析儀實(shí)時(shí)性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括:頻率參考、脈沖信號(hào)發(fā)生器、射頻信號(hào)發(fā)生器和待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀；
[0010]頻率參考為待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀和脈沖信號(hào)發(fā)生器提供參考時(shí)鐘基準(zhǔn)，脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖波形信號(hào)通過(guò)輸出端口連接到射頻信號(hào)發(fā)生器的外調(diào)制輸入端口，射頻信號(hào)發(fā)生器將外部輸入的脈沖波形信號(hào)調(diào)制到某一載波頻率上，射頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖調(diào)制信號(hào)通過(guò)輸出端口連接到待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀的射頻輸入端口。
[0011]可選地，所述脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生脈沖寬度、脈沖周期和脈沖延遲均可調(diào)的TTL脈沖波形信號(hào)，并且脈沖寬度、脈沖周期和脈沖延遲的設(shè)置分辨率小于等于Tp數(shù)值的最低有效位的時(shí)間刻度AT。
[0012]可選地，所述射頻信號(hào)發(fā)生器具有外部脈沖調(diào)制功能。
[0013]基于上述評(píng)價(jià)系統(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種頻譜分析儀Tp指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟:
[0014]步驟1:將待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀設(shè)置成Tp指標(biāo)限定條件的狀態(tài)，中心頻率為頻率測(cè)量范圍的任何一個(gè)頻點(diǎn);將射頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)置成脈沖調(diào)制，脈沖輸入為外部，輸出脈沖調(diào)制信號(hào)的載頻與待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀的中心頻率一致；
[0015]步驟:2:將射頻信號(hào)發(fā)生器的脈沖調(diào)制關(guān)閉，記錄實(shí)時(shí)頻譜分析儀在中心頻率處測(cè)量的信號(hào)功率值P;
[0016]步驟3:打開(kāi)射頻信號(hào)發(fā)生器的脈沖調(diào)制功能，設(shè)置脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出的脈沖周期T為當(dāng)前待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀的掃描時(shí)間，脈沖寬度為Tp，脈沖延遲為Os;
[0017]步驟4:記錄實(shí)時(shí)頻譜分析儀在中心頻率處測(cè)量的信號(hào)功率值PI，如果I P1-P I <Ap，則進(jìn)入步驟5，否則證明該實(shí)時(shí)頻譜分析儀不滿足給定Tp指標(biāo)，結(jié)束；
[0018]步驟5:以Tp數(shù)值的最低有效位的時(shí)間刻度△ T逐步增大脈沖信號(hào)發(fā)生器的脈沖延遲，每調(diào)整一次，記錄實(shí)時(shí)頻譜分析儀在中心頻率處測(cè)量的信號(hào)功率值Pn，直到脈沖延遲等于脈沖周期；只要一次I Pn-P I >Ap，則證明該實(shí)時(shí)頻譜分析儀不滿足給定Tp指標(biāo)，如果所有
Pn-P I均< Ap，則證明待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀滿足給定的Tp指標(biāo)。
[0019]基于上述評(píng)價(jià)系統(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種頻譜分析儀信號(hào)截獲概率的評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟:
[0020]步驟1:將待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀設(shè)置成預(yù)期的工作狀態(tài)，將射頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)置成脈沖調(diào)制，脈沖輸入為外部，輸出脈沖調(diào)制信號(hào)的載頻與待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀的中心頻率一致；
[0021]步驟2:將射頻信號(hào)發(fā)生器的脈沖調(diào)制關(guān)閉，記錄實(shí)時(shí)頻譜分析儀在中心頻率處測(cè)量的信號(hào)功率值P;
[0022]步驟3:打開(kāi)射頻信號(hào)發(fā)生器的脈沖調(diào)制功能，設(shè)置脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出的脈沖周期T為當(dāng)前待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀的掃描時(shí)間，脈沖寬度為Tu，脈沖延遲為Os;
[0023]步驟4:記錄實(shí)時(shí)頻譜分析儀在中心頻率處測(cè)量的信號(hào)功率值Pl，如果IPl-P I <Ap，則進(jìn)入第5步，否則進(jìn)入第7步；
[0024]步驟5:以Tu數(shù)值的最低有效位的時(shí)間刻度△ T逐步增大脈沖信號(hào)發(fā)生器的脈沖延遲，每調(diào)整一次，記錄實(shí)時(shí)頻譜分析儀在中心頻率處測(cè)量的信號(hào)功率值Pn，并計(jì)算I Pn-P I是否小于等于Ap;如果直到脈沖延遲等于T，所有I Pn-P I均小于等于Ap，則說(shuō)明實(shí)時(shí)頻譜分析儀在當(dāng)前工作狀態(tài)下對(duì)持續(xù)時(shí)間為Tu的信號(hào)的截獲概率為100% ;否則直到某一次的I Pn-P
大于Ap，記錄當(dāng)前的脈沖延遲數(shù)值Tl ；
[0025]步驟6:繼續(xù)以Tu數(shù)值的最低有效位的時(shí)間刻度△T逐步增大脈沖信號(hào)發(fā)生器的脈沖延遲，每調(diào)整一次，記錄實(shí)時(shí)頻譜分析儀在中心頻率處測(cè)量的信號(hào)功率值Pn，并計(jì)算|Pn-P I是否一直大于Ap，直到某一次的I Pn-P I < Ap，記錄當(dāng)前的脈沖延遲數(shù)值T2;如果(T2-T1)/T大于100 %，則說(shuō)明待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀存在故障，否則此時(shí)實(shí)時(shí)頻譜分析儀在當(dāng)前工作狀態(tài)下對(duì)持續(xù)時(shí)間為Tu的信號(hào)截獲概率為[(T2-T1)/T] X100% ;
[0026]步驟7:以Tu數(shù)值的最低有效位的時(shí)間刻度逐步△ T增大脈沖信號(hào)發(fā)生器的脈沖延遲，每調(diào)整一次，記錄實(shí)時(shí)頻譜分析儀在中心頻率處測(cè)量的信號(hào)功率值Pn，并計(jì)算I Pn-P I是否均大于Ap;如果直到脈沖延遲等于T，所有I Pn-P I均大于Ap，則說(shuō)明實(shí)時(shí)頻譜分析儀在當(dāng)前工作狀態(tài)下對(duì)持續(xù)時(shí)間為Tu的信號(hào)100%截獲的概率為零;否則直到某一次的I Pn-P I小于等于Ap，記錄當(dāng)前的脈沖延遲數(shù)值T3;
[0027]步驟8:繼續(xù)以Tu數(shù)值的最低有效位的時(shí)間刻度△T逐步增大脈沖信號(hào)發(fā)生器的脈沖延遲，每調(diào)整一次，記錄實(shí)時(shí)頻譜分析儀在中心頻率處測(cè)量的信號(hào)功率值Pn，并計(jì)算|Pn-P|是否一直小于等于Ap，直到某一次的I Pn-P I大于Ap，記錄當(dāng)前的脈沖延遲數(shù)值T4;如果(T4-T3)/T大于100%，則說(shuō)明待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀存在故障，否則此時(shí)實(shí)時(shí)頻譜分析儀在當(dāng)前工作狀態(tài)下對(duì)持續(xù)時(shí)間為Tu的信號(hào)截獲概率為[1 -((T4-T3)/T) ] X 100%。
[0028]本發(fā)明的有益效果是:
[0029](1)可以檢驗(yàn)實(shí)時(shí)頻譜分析儀是否滿足給定Tp指標(biāo)；
[0030](2)測(cè)量實(shí)時(shí)頻譜分析儀某種工作狀態(tài)下對(duì)給定持續(xù)時(shí)間Tu的短時(shí)信號(hào)的截獲概率，能夠定量的評(píng)價(jià)或衡量實(shí)時(shí)頻譜分析儀的實(shí)時(shí)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0031]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1為本發(fā)明一種頻譜分析儀實(shí)時(shí)性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0034]微波實(shí)時(shí)頻譜分析儀通過(guò)實(shí)時(shí)的傅里葉變換，可以實(shí)時(shí)分析帶寬內(nèi)實(shí)時(shí)獲得信號(hào)頻譜隨時(shí)間的變化特征。100%截獲信號(hào)最短持續(xù)時(shí)間(Tp)是體現(xiàn)頻譜分析儀實(shí)時(shí)性的核心指標(biāo)。本發(fā)明提出了一種可以檢驗(yàn)實(shí)時(shí)頻譜分析儀是否滿足給定Tp指標(biāo)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)和評(píng)價(jià)方法，還提出一種測(cè)量實(shí)時(shí)頻譜分析儀某種工作狀態(tài)下對(duì)給定持續(xù)時(shí)間Tu的短時(shí)信號(hào)的截獲概率的方法。
[0035]為了評(píng)價(jià)實(shí)時(shí)頻譜分析儀的實(shí)時(shí)性能，如圖1所示，本發(fā)明的頻譜分析儀實(shí)時(shí)性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)包括:頻率參考1、脈沖信號(hào)發(fā)生器2、射頻信號(hào)發(fā)生器3和待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀4。
[0036]頻率參考1為待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀4和脈沖信號(hào)發(fā)生器2提供參考時(shí)鐘基準(zhǔn)，脈沖信號(hào)發(fā)生器2產(chǎn)生的脈沖波形信號(hào)通過(guò)輸出端口連接到射頻信號(hào)發(fā)生器3的外調(diào)制輸入端口，射頻信號(hào)發(fā)生器3將外部輸入的脈沖波形信號(hào)調(diào)制到某一載波頻率上，射頻信號(hào)發(fā)生器3產(chǎn)生的脈沖調(diào)制信號(hào)輸出端口連接到待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀4的射頻輸入端口。
[0037]其中，脈沖信號(hào)發(fā)生器2必須能夠產(chǎn)生脈沖寬度、脈沖周期和脈沖延遲均可調(diào)整的TTL脈沖波形信號(hào)，并且其脈沖寬度、脈沖周期和脈沖延遲的設(shè)置分辨率小于等于Τρ數(shù)值的最低有效位的時(shí)間刻度A To
[0038]射頻信號(hào)發(fā)生器3必須具有外部脈沖調(diào)制功能。
[0039]假定待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀的幅度測(cè)量準(zhǔn)確度表示S±Ap，Ap為正實(shí)數(shù)，并假定某一次測(cè)量，只有在實(shí)時(shí)頻譜分析儀測(cè)量的短時(shí)信號(hào)功率與真實(shí)信號(hào)功率的差值小于等于Ap時(shí)，才表示該次測(cè)量信號(hào)被截獲到了。
[0040]基于上述評(píng)價(jià)系統(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種實(shí)時(shí)頻譜分析儀是否滿足給定Τρ指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟:
[0041]步驟1:將待測(cè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀設(shè)置成Τ