一種頻譜儀及其視頻濾波的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及頻譜分析領(lǐng)域，尤其是一種頻譜儀及其視頻濾波的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]頻譜儀，又名頻譜分析儀（SpectrumAnalyzer)，是一種較昂貴的測試測量設(shè)備， 主要用于信號的頻域分析。頻譜儀按照工作原理，可以分為實時頻譜儀和掃頻調(diào)諧式頻譜 儀。實時頻譜儀在分析信號時，針對不同的頻率信號有相對應(yīng)的濾波器和檢知器。
[0003]目前頻譜儀在設(shè)計濾波器來進行視頻濾波時采用的一種方法是使用分立元器件 組成的模擬低通濾波器的方案，這種方案的缺點是視頻帶寬調(diào)節(jié)的范圍小且不精確，而且 還會增加硬件元器件的成本；另一種方法是使用有限脈沖數(shù)字濾波器的方案，這種方案需 要占用較多的數(shù)字硬件乘法器資源，并且很難靈活實現(xiàn)大范圍的帶寬設(shè)計要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┮环N頻譜儀及其視頻濾波的裝置，其視頻帶寬范 圍可靈活調(diào)節(jié)且精確，同時占用的硬件乘法器資源很少。
[0005] 根據(jù)本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┮环N頻譜儀視頻濾波的裝置，包括無限脈沖 濾波器系統(tǒng)（100)，其輸入端、輸出端分別為所述頻譜儀視頻濾波的裝置的輸入端、輸出端； 所述無限脈沖濾波器系統(tǒng)（1〇〇)的系統(tǒng)函數(shù)F二卜z-!，其中a為大于0且小于 1的實數(shù)。
[0006] 較優(yōu)地，所述無限脈沖濾波器系統(tǒng)（100)的輸入信號為x(n)、輸出信號為y(n)，， 其中n為整數(shù)，其包括：
[0007]a倍增益器（101)，其輸入端為無限脈沖濾波器系統(tǒng)（100)的輸入端，用于將輸入 信號x(n)進行a倍增益后輸出a*x(n);
[0008] 反饋器（104)，其輸入端與無限脈沖濾波器系統(tǒng)（100)的輸出端相連，用于對輸出 信號y(n)進行反饋處理后輸出y(n-l);
[0009]l_a倍增益器（103)，其輸入端與所述反饋器（104)的輸出端相連，用于將信號 y(n-l)進行1-a倍增益后輸出（l-a)*y(n_l);
[0010] 加法器（102)，其一個輸入端與a倍增益器（101)的輸出端相連，其另一個輸入端 與1-a倍增益器（103)的輸出端相連，其輸出端為所述無限脈沖濾波器系統(tǒng)（100)的輸出 端，用于將a倍增益器（101)輸出的a*x(n)與1-a倍增益器（103)輸出的（l-a)*y(n_l) 進行相加后輸出a*x(n) + (1-a)*y(n-1)。
[0011] 較優(yōu)地，a=0.02。
[0012] 根據(jù)本申請的第二方面，本申請?zhí)峁┮环N頻譜儀，包括上述頻譜儀視頻濾波的裝 置。
[0013] 本申請的有益效果是：
[0014] 依上述實施的頻譜儀及其視頻濾波的裝置，由于引入一個系統(tǒng)函數(shù)
的無限脈沖濾波器系統(tǒng)，因而通過改變a的值，使其視頻帶寬范圍可 靈活調(diào)節(jié)且精確，同時，此無限脈沖濾波器系統(tǒng)經(jīng)過一次反饋、一次加法和兩次乘法而實 現(xiàn)，因而其占用的硬件資源尤其是乘法器的資源很少。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本申請一種實施例中的頻譜儀視頻濾波的裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2為本申請一種實施例中的無限脈沖濾波器系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本申請一種實施例中的頻譜儀視頻濾波的裝置的幅頻響應(yīng)圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本申請作進一步詳細說明。
[0019] 本申請公開了一種頻譜儀及其視頻濾波的裝置。頻譜儀視頻濾波的裝置作為頻譜 儀的一個核心裝置，傳統(tǒng)的實現(xiàn)方式都是使用分立器件組成一個模擬低通濾波器來實現(xiàn)， 用這種方式實現(xiàn)的頻譜儀視頻濾波的裝置，其視頻帶寬調(diào)節(jié)的范圍小，且視頻帶寬不精確， 同時還會增加硬件元器件的成本。而一些高端廠商用數(shù)字濾波器來實現(xiàn)頻譜儀視頻濾波的 裝置時，普遍采用的是有限脈沖數(shù)字濾波器來實現(xiàn)，這樣做雖然沒有傳統(tǒng)模塊濾波器帶來 的問題，但又會帶來新的問題，即需要占用較多的數(shù)字硬件乘法器，以及很難靈活實現(xiàn)大范 圍的視頻帶寬設(shè)計要求。
[0020] 本申請考慮到上述問題，引入一種無限脈沖濾波器來實現(xiàn)頻譜儀視頻濾波的裝 置。這種做法的一個關(guān)鍵點在于此無限脈沖濾波器的系統(tǒng)函數(shù)的設(shè)計。
[0021] 請參照圖1，在本申請的實施例中，本申請公開的一種頻譜儀視頻濾波的裝置包括 無限脈沖濾波器系統(tǒng)100,此無限脈沖濾波器系統(tǒng)100的輸入端為頻譜儀視頻濾波的裝置 的輸入端，用于輸入待濾波的信號x(n);此無限脈沖濾波器系統(tǒng)100的輸出端為頻譜儀視 頻濾波的裝置的輸出端，用于輸出已經(jīng)經(jīng)過濾波處理的信號y(n)，其中n為整數(shù)。無限脈沖 濾波器系統(tǒng)100的系統(tǒng)函_
其中a為大于0且小于1的實數(shù)；相應(yīng) 地，無限脈沖濾波器系統(tǒng)100的頻率響應(yīng)
[0022] 本申請的無限脈沖濾波器系統(tǒng)100有多種實現(xiàn)方式，在一種優(yōu)選的實施方式中， 請參考圖2,無限脈沖濾波器系統(tǒng)100包括a倍增益器101、加法器102、1-a倍增益器103 和反饋器104。下面進行具體地說明。
[0023]a倍增益器101的輸入端為無限脈沖濾波器系統(tǒng)100的輸入端，用于將輸入信號 x(n)進行a倍增益后輸出a*x(n);在某些優(yōu)選的實施例中a倍增益器101可由乘法器來實 現(xiàn)。
[0024] 反饋器104的輸入端與無限脈沖濾波器系統(tǒng)100的輸出端相連，用于對輸出信號 y(n)進行反饋處理后輸出y(n-l)。
[0025]l_a倍增益器103的輸入端與反饋器104的輸出端相連，用于將信號y(n-l)進行 1-a倍增益后輸出（l-a)*y(n-l);在某些優(yōu)選的實施例中1-a倍增益器101可由乘法器來 實現(xiàn)。
[0026] 加法器102有兩個輸入端，其一個輸入端與a倍增益器101的輸出端相連，另一個 輸入端與l_a倍增益器103的輸出端相連；加法器102的輸出端為無限脈沖濾波器系統(tǒng)100 的輸出端。加法器102用于將a倍增益器101輸出的a*x(n)與1-a倍增益器103輸出的 (1-a)*y(n-1)進行相加后輸出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和反饋器104實現(xiàn)的無限脈沖濾 波器系統(tǒng)100,其系統(tǒng)函數(shù)就是上述的川2^卜，下面進行推導(dǎo)和論證。
[0028] 在由a倍增益器101、加法器102、l_a倍增益器103和反饋器104實現(xiàn)的無限脈沖 濾波器系統(tǒng)100中，y(n)=a*x(n) + (l-a)*y(n-l)，因此.V(")=丄*1 (")-k~^*.v("-l)。而 a a 系統(tǒng)函數(shù)的計算公式夕
系統(tǒng)函數(shù)的計算公式，可省
此系統(tǒng)函婁
，令z=e>，則其頻率響應(yīng)
[0029] 由上述推導(dǎo)和論證過程可以看出，無限脈沖濾波器系統(tǒng)100可以由a倍增益器 101、加法器102、1-a倍增益器103和反饋器104來實現(xiàn)，而且a倍增益器101和1-a倍增 益器103可用兩個乘法器來實現(xiàn)，因此這種方式實現(xiàn)的頻譜儀視頻濾波的裝置占用的硬件 乘法器資源很少。
[0030] 下面對此頻譜儀視頻濾波的裝置的性能作進一步地分析。
[0031]由無限脈沖濾波器系統(tǒng)100實現(xiàn)的頻譜儀視頻濾波的裝置，從其系統(tǒng)函數(shù)
陽頻率響應(yīng)，可以看出，該頻譜儀視頻濾波的 裝置具有低通的特性，通過改變a的值，就可以實現(xiàn)不同濾波器帶寬，因而可以靈活調(diào)節(jié)視 頻帶寬。在一個優(yōu)選的實施例中，a= 0. 02。請參照圖3,為當a= 0. 02時，頻譜儀視頻濾波 的裝置的幅頻響應(yīng)圖。從圖3中可以看出，當a= 0. 02時，其低通濾波效果很好，表現(xiàn)為頻 譜儀波形的噪聲波動很小。實際上，本申請的頻譜儀視頻濾波的裝置，當a的取值越小時， 頻譜儀視頻濾波的裝置的_3dB帶寬越小，其低通濾波效果越好，頻譜儀波形的噪聲波動越 小，反之，則_3dB帶寬越大，噪聲波動越大。
[0032] 本申請的頻譜儀視頻濾波的裝置可由可編程邏輯器件來實現(xiàn)。應(yīng)用本申請的頻譜 儀視頻濾波的裝置的頻譜儀，能夠解決傳統(tǒng)頻譜儀測量噪聲信號顯示幅度峰峰值大波動的 問題，以及測量噪聲時幅度顯示不準確的問題。
[0033] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本申請所作的進一步詳細說明，不能認定本申 請的具體實施只局限于這些說明。對于本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫 離本申請發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【主權(quán)項】
1. 一種頻譜儀視頻濾波的裝置，其特征在于，包括：無限脈沖濾波器系統(tǒng)（100)，其輸 入端、輸出端分別為所述頻譜儀視頻濾波的裝置的輸入端、輸出端；所述無限脈沖濾波器系 統(tǒng)（1〇〇)的系統(tǒng)函數(shù)其中a為大于0且小于1的實數(shù)。2. 如權(quán)利要求1所述的頻譜儀視頻濾波的裝置，其特征在于，所述無限脈沖濾波器系 統(tǒng)（100)的輸入信號為x(n)、輸出信號為y(n)，其中n為整數(shù)，其包括： a倍增益器（101)，其輸入端為無限脈沖濾波器系統(tǒng)（100)的輸入端，用于將輸入信號x(n)進行a倍增益后輸出a*x(n); 反饋器（104)，其輸入端與無限脈沖濾波器系統(tǒng)（100)的輸出端相連，用于對輸出信號y(n)進行反饋處理后輸出y(n-l); 1-a倍增益器（103)，其輸入端與所述反饋器（104)的輸出端相連，用于將信號y(n-l) 進行l(wèi)_a倍增益后輸出（l-a)*y(n_l); 加法器（102)，其一個輸入端與a倍增益器（101)的輸出端相連，其另一個輸入端與l_a倍增益器（103)的輸出端相連，其輸出端為所述無限脈沖濾波器系統(tǒng)（100)的輸出端， 用于將a倍增益器（101)輸出的a*x(n)與1-a倍增益器（103)輸出的（1-a) *y(n_l)進行 相加后輸出a*x(n) + (1-a)*y(n-1)。3. 如權(quán)利要求1或2所述的頻譜儀視頻濾波的裝置，其特征在于，a= 0. 02。4. 一種頻譜儀，包括權(quán)利要求1到3中任一項所述的頻譜儀視頻濾波的裝置。
【專利摘要】本申請公開了一種頻譜儀及其視頻濾波的裝置，包括：無限脈沖濾波器系統(tǒng)(100)，其輸入端、輸出端分別為所述頻譜儀視頻濾波的裝置的輸入端、輸出端；所述無限脈沖濾波器系統(tǒng)(100)的系統(tǒng)函數(shù)其中a為實數(shù)。本申請的頻譜儀及其視頻濾波的裝置，其視頻帶寬范圍可靈活調(diào)節(jié)且精確，同時占用的硬件乘法器資源很少。
【IPC分類】G01R23/165, H04N5/21
【公開號】CN204719131
【申請?zhí)枴緾N201520291123
【發(fā)明人】梁振興
【申請人】深圳市鼎陽科技有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年5月7日