一種頻譜分析儀射頻前端低波段電路微波集成裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種頻譜分析儀射頻前端低波段電路微波集成裝置，包括印制板，特征是在印制板上集成有第一變頻單元、第一本振通道、兩個3.9214GHz的第一帶通濾波器、第二變頻單元與零頻抑制單元；第一變頻單元設置有第一混頻器，第一混頻器二次諧波抑制能力達到70dB；第一本振通道設置有通過T形電阻衰減網(wǎng)絡與第一放大器；兩個第一帶通濾波器分別采用吸收式寬邊耦合濾波器和梳狀波濾波器，并采用級聯(lián)的形式，二者級聯(lián)后其帶外抑制可達到70dB以上；第二變頻單元設置有第二混頻器與第二放大器；零頻抑制單元設置有耦合器與相位調整模塊。本發(fā)明在一塊印制板上完成了低波段兩次變頻、零頻抑制等，大大優(yōu)化了設計原理，同時在結構及布局上大為簡化。
【專利說明】一種頻譜分析儀射頻前端低波段電路微波集成裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及頻譜分析儀，尤其是與頻譜分析儀的射頻前端有關。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)代頻譜儀大多采用掃頻超外差式接收方案，利用掃頻第一本振的方法，被測信號經(jīng)混頻后得到固定的中頻信號，經(jīng)不同帶寬濾波器后，就能觀察到頻差較小的兩個信號。在寬帶外差式頻譜儀設計中，為消除鏡像和多重響應等干擾，常采用兩種方案:第一種是采用預選器；第二種是采用上變頻。由于預選器頻率受下限限制，寬帶頻譜儀總是被劃分成高、低兩個波段。低波段采用高中頻的方案，它只要一個固定的低通濾波器而不是可調的低通或帶通就可以對鏡像進行抑制。高波段采用預選器對輸入信號進行預選，有效地抑制鏡像。對于低波段，先向上混頻至一個高中頻(例如3.9214GHz)，然后該中頻信號再與第二本振混頻得到低中頻信號(例如321.4MHz)。
[0003]這是目前頻譜儀微波前端普遍采用的一種設計方法。該方法的低波段(3.1GHz以下)包含有3.1GHz的低通濾波器、O波段變頻組件、3.9214GHz帶通濾波器等微波組件。設計成本較高，結構布局、組件之間互聯(lián)等比較復雜。
[0004]另外由于頻譜儀是通過掃描第一本振的方式工作的，當本振頻率與所輸入的射頻頻率混頻后得到3.9214GHz信號時，再經(jīng)過后續(xù)一系列處理，在屏幕上就會觀察到被測射頻信號，其他情況下只會顯示噪聲。而當射頻輸入1.9607GHz(0dBm)信號時，低波段整個噪聲抬高了約20dB，嚴重影響了測量效果及動態(tài)范圍。原因是由于O波段組件設計原因，低波段上變頻過程中，由于第一混頻器本身的原因，導致射頻信號1.9607GHz在經(jīng)過混頻器后，產(chǎn)生的二次諧波信號恰好為3.9214GHz的第一中頻信號，該信號直接進入了中頻輸出端，使得在低波段本振信號無論掃描到哪個頻率點，在第一中頻輸出端都會有3.9214GHz的中頻信號泄漏到后端，導致頻譜儀低波段噪底被整體抬高。
[0005]由上述可見，現(xiàn)有設計的不足主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
[0006]1、已有的低波段通道設計稱本較高，結構復雜，連通性較差。
[0007]2、已有的設計方案對于1.9607GHz射頻信號的二次諧波抑制能力較差，導致出現(xiàn)上文中所述的噪底被抬高的現(xiàn)象，使得信號測量動態(tài)范圍嚴重惡化。
[0008]3、已有的零頻抑制設計復雜，需要分別設計耦合器、移相器、幅相控制器、信號合成器等。這些單元均是通過微帶線或帶狀線在印制板上設計的，由于印制板制作誤差、設計誤差等因素，上述單元設計難度均很大，一致性較差、設計成本較高。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的任務在于解決現(xiàn)有技術中頻譜分析儀微波前端設計存在的不足，提供一種頻譜分析儀射頻前端低波段電路微波集成裝置。
[0010]其技術解決方案是:
[0011]一種頻譜分析儀射頻前端低波段電路微波集成裝置，包括印制板，在印制板上集成有:
[0012]第一變頻單元，其設置有第一混頻器，第一混頻器二次諧波抑制能力達到70dB，本振與射頻之間的隔離度達到55dB，本振與中頻的隔離度達到42dB，射頻及本振輸入頻率3GHz?IOGHz,中頻帶寬達到4GHz ；
[0013]第一本振通道，其設置有通過T形電阻衰減網(wǎng)絡與第一放大器，第一本振信號在進入本振輸入端口后，先通過T形電阻衰減網(wǎng)絡，以實現(xiàn)與輸入端口之間的阻抗匹配，經(jīng)過衰減后的本振信號再進入第一放大電路，第一放大器的帶寬達到10GHz，輸出IdB壓縮點達到29dB,第一放大器使第一本振信號幅度達到+17dBm ；
[0014]兩個3.9214GHz的第一帶通濾波器，帶寬為200MHz，用于抑制第一中頻以外的泄漏信號、諧波分頻信號，兩個第一帶通濾波器分別采用吸收式寬邊耦合濾波器和梳狀波濾波器，并采用級聯(lián)的形式，二者級聯(lián)后其帶外抑制可達到70dB以上；
[0015]第二變頻單元，其設置有第二混頻器與第二放大器，用于將3.9214GHz第一中頻信號變頻至321.4MHz的第二中頻，其將來自參考板的3.6GHz信號進行放大處理后，進入到第二混頻器中與第一中頻信號混頻，再經(jīng)過321.4MHz的第二帶通濾波器濾除諧波、鏡頻信號后輸出到中頻板；
[0016]零頻抑制單元，其設置有耦合器與相位調整模塊，用于對零頻所對應的3.9214GHz本振信號進行幅度和相位的調整。
[0017]上述第一混頻器選用HMC787LC3B混頻器，第一放大器選用HMC788LP2E放大器，第二混頻器選用HMC213AMS8混頻器，相位調整模塊選用HMC346MS8G可控電子衰減器。
[0018]本發(fā)明具有以下有益技術效果:
[0019]一是將頻譜分析儀低波段微波變頻部分集成到一塊印制板上，集成化程度大幅提聞，能夠降低成本，及提聞技術指標。
[0020]二是優(yōu)化了第一變頻單元設計，降低1/2第一中頻即1.9607GHz射頻信號對整機靈敏度的影響。
[0021]三是采用新的零頻抑制方法，優(yōu)化設計流程，提高了零頻抑制能力。
[0022]本發(fā)明在一塊印制板上完成了低波段兩次變頻、零頻抑制等，大大優(yōu)化了設計原理，同時在結構及布局上大為簡化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作更進一步的說明:
[0024]圖1為本發(fā)明一種實施方式的原理示意框圖。
【具體實施方式】
[0025]結合圖1，一種頻譜分析儀射頻前端低波段電路微波集成裝置，包括印制板，在印制板上集成有:
[0026]第一變頻單元，其設置有第一混頻器I。第一混頻器優(yōu)選HMC787LC3B混頻器，該混頻器二次諧波抑制能力達到70dB，本振與射頻之間的隔離度達到55dB，本振與中頻的隔離度達到42dB，射頻及本振輸入頻率3GHz?10GHz，中頻帶寬達到4GHz?？捎行Ы档蜕漕l信號(尤其是1.9607GHz)的二次諧波泄漏到中頻輸出端的幅度，同時還可以有效降低本振泄漏到中頻輸出端的幅度，降低泄漏信號對后端中頻電路的影響。
[0027]第一本振通道2，其設置有通過T形電阻衰減網(wǎng)絡與第一放大器。第一本振信號在進入本振輸入端口后，先通過T形電阻衰減網(wǎng)絡，以實現(xiàn)與輸入端口之間的阻抗匹配。經(jīng)過衰減后的本振信號再進入第一放大電路，第一放大器優(yōu)選HMC788LP2E放大器，其帶寬達到10GHz，輸出IdB壓縮點達到29dB。利用第一放大器使第一本振信號幅度達到+17dBm，有效保證第一混頻器工作在最佳狀態(tài)。
[0028]兩個3.9214GHz的第一帶通濾波器3。其帶寬為200MHz，以抑制第一中頻以外的泄漏信號、諧波分頻信號等。采用兩個帶通濾波器級聯(lián)的形式，以增強對帶外信號的抑制能力，兩個帶通濾波器分別采用吸收式寬邊耦合濾波器和梳狀波濾波器方式進行設計，二者級聯(lián)后其帶外抑制可達到70dB以上。
[0029]第二變頻單元4，其設置有第二混頻器與第二放大器。第二變頻單元主要功能是將3.9214GHz第一中頻信號變頻至321.4MHz的第二中頻。該單元將來自參考板的3.6GHz信號進行放大處理后，進入到第二混頻器中與第一中頻信號混頻，再經(jīng)過321.4MHz帶通濾波器濾除諧波、鏡頻等信號后輸出到中頻板。第二混頻器優(yōu)選HMC213AMS8混頻器。
[0030]零頻抑制單元5，其設置有耦合器與相位調整模塊。用于對零頻所對應的3.9214GHz本振信號進行幅度和相位的調整，在印制板上中僅有耦合器和相位調整模塊采用微帶線或帶狀線設計。相位調整模塊優(yōu)選HMC346MS8G可控電子衰減器完成，其中的相位調整器可以實現(xiàn)360度任意相位，衰減器可以實現(xiàn)最大32dB的幅度衰減，能有效降低設計難度及設計成本。同時零頻抑制的能力也大幅提升。
[0031]上述印制板上，集成了兩次變頻單元及零頻抑制單元。簡化設計流程的同時，提高了相關技術指標。
[0032]本發(fā)明通過對低波段工作模式進行優(yōu)化處理，整個通道被集成到一塊印制板上，有效節(jié)約設計及調試成本，提高整個通道的連通性和匹配性。主要表現(xiàn)在:
[0033]1、通過對第一混頻器的精確設計，充分優(yōu)化整機的相關技術指標，降低射頻
1.9607GHz信號輸入時對低波段噪底的影響，提高測試靈敏度。
[0034]2、新的零頻抑制技術，通過調整通過耦合得到的第一本振信號(該信號為射頻輸入為OHz時，對應的本振信號3.9214GHz)的幅度和相位，使得其信號幅度和相位與本振泄漏到中頻端的信號達到幅度大小相等，相位相差180度，從而充分抵消掉泄漏到中頻端的
3.9214GHz本振信號，進而降低零頻信號的幅度，提高低頻測試動態(tài)范圍及準確度。
[0035]上述方式中未述及的有關技術內容采取或借鑒已有技術即可實現(xiàn)。
[0036]需要說明的是，在本說明書的教導下本領域技術人員還可以作出這樣或那樣的容易變化方式，諸如等同方式，或明顯變形方式。上述的變化方式均應在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種頻譜分析儀射頻前端低波段電路微波集成裝置，包括印制板，其特征在于在印制板上集成有:第一變頻單元，其設置有第一混頻器，第一混頻器二次諧波抑制能力達到70dB，本振與射頻之間的隔離度達到55dB，本振與中頻的隔離度達到42dB，射頻及本振輸入頻率3GHz?10GHz，中頻帶寬達到4GHz ；第一本振通道，其設置有通過T形電阻衰減網(wǎng)絡與第一放大器，第一本振信號在進入本振輸入端口后，先通過T形電阻衰減網(wǎng)絡，以實現(xiàn)與輸入端口之間的阻抗匹配，經(jīng)過衰減后的本振信號再進入第一放大電路，第一放大器的帶寬達到10GHz，輸出IdB壓縮點達到29dB,第一放大器使第一本振信號幅度達到+17dBm ；兩個3.9214GHz的第一帶通濾波器，帶寬為200MHz，用于抑制第一中頻以外的泄漏信號、諧波分頻信號，兩個第一帶通濾波器分別采用吸收式寬邊耦合濾波器和梳狀波濾波器，并采用級聯(lián)的形式，二者級聯(lián)后其帶外抑制可達到70dB以上；第二變頻單元，其設置有第二混頻器與第二放大器，用于將3.9214GHz第一中頻信號變頻至321.4MHz的第二中頻，其將來自參考板的3.6GHz信號進行放大處理后，進入到第二混頻器中與第一中頻信號混頻，再經(jīng)過321.4MHz的第二帶通濾波器濾除諧波、鏡頻信號后輸出到中頻板；零頻抑制單元，其設置有耦合器與相位調整模塊，用于對零頻所對應的3.9214GHz本振信號進行幅度和相位的調整。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種頻譜分析儀射頻前端低波段電路微波集成裝置，其特征在于:上述第一混頻器選用HMC787LC3B混頻器，第一放大器選用HMC788LP2E放大器，第二混頻器選用HMC213AMS8混頻器，相位調整模塊選用HMC346MS8G可控電子衰減器。
【文檔編號】G01R23/165GK103575986SQ201310561201
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權日:2013年11月12日
【發(fā)明者】任水生, 毛黎明 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所