一種具有多級混頻器的頻譜分析儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頻譜分析裝置領(lǐng)域,特別涉及一種具有多級混頻器的頻譜分析儀。
【背景技術(shù)】
[0002]頻譜分析儀是一種用來對被測信號進(jìn)行頻譜分析的接收機(jī),可以測量未知信號的頻率、幅值、失真等相關(guān)參數(shù),通常具有很寬的頻率和幅值測量范圍。主要應(yīng)用于基站維護(hù)、電子產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)等領(lǐng)域。頻譜分析儀又可稱為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等?,F(xiàn)代頻譜分析儀能以模擬方式或數(shù)字方式顯示分析結(jié)果,能分析I赫茲以下的甚低頻到亞毫米波段的全部無線電頻段的電信號。頻譜分析儀的主要技術(shù)指標(biāo)有頻率范圍、分辨力、掃頻速度、靈敏度、顯示方式和假響應(yīng)等,頻譜分析儀一般分為掃頻式和實時分析式兩類。
[0003]參照圖1,現(xiàn)有技術(shù)的一種頻譜分析儀100采用三級混頻的方案,射頻輸入信號fRF輸入第一混頻器101,與第一本振單兀102輸出的第一本振信號fLOl混頻,第一混頻器101輸出包含±m(xù)XfRF土nXfLOl各頻率成分的信號,該信號輸入至第一中頻濾波器103,第一中頻濾波器103理論上應(yīng)濾除除有用頻率以外的其他各頻率,輸出有用頻率fLOl -fRF的信號,作為第二混頻器104的射頻輸入。第一本振信號fLOl是掃頻信號,目的使寬帶的射頻輸入信號fRF經(jīng)過第一混頻器101與第一本振信號fLOl混頻,通過使第一本振信號fLOl可變,使得fLOl - fRF的絕對值為一個固定的頻率信號。
[0004]fLOl - fRF的絕對值頻率記為flFl,輸入至第二混頻器104,與第二本振單元105輸出的第二本振信號fL02混頻,第二混頻器104輸出包含±m(xù)XfIFl土nXfL02各頻率成分的信號,該信號輸入至第二中頻濾波器106,第二中頻濾波器106理論上應(yīng)濾除除有用頻率以外的其他各頻率,輸出有用頻率flFl -fL02的信號,作為第三混頻器107的射頻輸入。flFl - fL02的絕對值為一個固定頻率的信號。
[0005]flFl -fL02的絕對值頻率記為fIF2,輸入至第三混頻器107,與第三本振單元108輸出的第三本振信號fL03混頻,第三混頻器107輸出包含±m(xù)XfIF2土nXfL03各頻率成分的信號,第三混頻器107輸出的有用頻率成分為fIF2 - fL03,其他頻率成分理論上都應(yīng)被濾除。第三混頻器107輸出的信號經(jīng)過第三中頻濾波器109濾波后,產(chǎn)生第三中頻信號HF3,輸入數(shù)字中頻處理模塊110將第三中頻信號fIF3再進(jìn)行放大、ADC采樣、并經(jīng)過數(shù)字中頻濾波器、檢波器和視頻濾波等處理后送入顯示模塊111進(jìn)行輸出和顯示。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)的頻譜分析儀100將射頻輸入信號fRF經(jīng)過3次變頻轉(zhuǎn)換,得到數(shù)字中頻模塊110可以處理的中頻信號fIF3,并且經(jīng)過數(shù)字中頻模塊110處理后,可以在頻譜分析儀100的屏幕上顯示射頻輸入信號fRF的頻率及幅度等信息。但實際情況是,現(xiàn)有技術(shù)頻譜分析儀100的屏幕上不僅顯示射頻輸入信號fRF的頻率及幅度等信息,同時還顯示失真雜散信號,導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確,測試頻譜純度不高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]參照圖1,結(jié)合參照圖2,在現(xiàn)有技術(shù)的頻譜分析儀100中,第一中頻濾波器103理論上應(yīng)濾除除有用頻率以外的其他各頻率,輸出有用頻率fLOl -fRF的信號,作為第二混頻器104的射頻輸入;第二中頻濾波器106理論上應(yīng)濾除除有用頻率以外的其他各頻率,輸出有用頻率flFl - fL02的信號,作為第三混頻器107的射頻輸入;第三中頻濾波器109理論上應(yīng)濾除除有用頻率以外的其他各頻率,輸出有用頻率fIF2 - fL03的信號,作為第三混頻器107的射頻輸入;也就說第三中頻信號fIF3理論上應(yīng)該等于fIF2 - fL03。這里我們將第三中頻信號fIF3舉例為一個確定的值10.7M,fIF2為465.7M, fL03為455M,假設(shè)射頻輸入信號fRF輸入為IGHz的信號,第一本振頻率在fl?f2范圍內(nèi)掃頻,當(dāng)?shù)谝槐菊耦l率掃頻至F時(F=lGHz+fIFl,在fl?f2范圍內(nèi)),經(jīng)過第一混頻器101混頻可得到flFl,再經(jīng)過通道上的第二混頻器104、第三混頻器107,可得到第三中頻信號fIF3,即10.7M信號,經(jīng)過數(shù)字中頻處理模塊110的處理后,在顯示模塊111的顯示屏上會顯示有IGHz的信號譜圖201。
[0008]可見,當(dāng)有10.7M信號輸入至數(shù)字中頻處理模塊110處理時,顯示模塊111的顯示屏上射頻輸入信號的對應(yīng)位置就會顯示有信號譜圖201。但是實踐中發(fā)現(xiàn),當(dāng)射頻輸入信號fRF輸入IGHz的信號,第一本振頻率在fl?f2范圍內(nèi)掃頻,當(dāng)?shù)谝槐菊耦l率掃頻至(F-5.35M)時,第一混頻器101輸出頻率為(flFl - 5.35M),它可能會落在第一中頻濾波器103的濾波帶內(nèi)不能被濾除;經(jīng)過第二混頻器104后該信號變頻至(fIF2 - 5.35M),也可能會落在第二中頻濾波器106的濾波帶內(nèi)不能被濾除;該信號經(jīng)過第三混頻器107后,第三混頻器 107 的輸出中會包含 ±m(xù)X (fIF2 - 5.35M) ±nXfL03,當(dāng) m=n=2 時,即 2X (465.7M-5.35M) - 2X455M=10.7M,該10.7M信號經(jīng)過數(shù)字中頻處理處理模塊110處理后會在屏上顯示出有一個994.65M的信號譜圖202,這個信號譜圖202實際是與輸入IGHz信號相關(guān)的雜散信號,該信號譜圖202是由于第三混頻器的非線性失真產(chǎn)物混頻得到的,是頻譜分析儀的雜散,是用戶不希望看到的。
[0009]實踐中發(fā)現(xiàn),如果第三中頻信號fIF3不是取一個10.7M的信號,而是取一個幾百兆以上的中頻信號,那么在顯示模塊111的顯示屏上與輸入IGHz信號相關(guān)的雜散信號會相應(yīng)變少,但是幾百兆以上的中頻信號又對數(shù)字中頻處理模塊110提出了很高的要求,使得數(shù)字中頻處理模塊110內(nèi)部的采樣及ADC處理難度加大,對器件性能要求高。
[0010]本發(fā)明的目的在于:解決現(xiàn)有技術(shù)頻譜分析儀存在失真雜散信號,而輸入數(shù)字中頻處理模塊的中頻信號又不能過高的技術(shù)問題,提供一種具有多級混頻器的頻譜分析儀。
[0011]本發(fā)明提供的一種具有多級混頻器的頻譜分析儀,包括依次串聯(lián)的多級混頻器,在每級混頻器后面均串聯(lián)一個中頻濾波器,在最后一級混頻器和對應(yīng)所述最后一級混頻器的中頻濾波器之間設(shè)置一個電感性負(fù)載。
[0012]本發(fā)明的電感性負(fù)載在保證混頻器輸出一個比較低的中頻信號的基礎(chǔ)上,改善了混頻器的非線性失真,大大降低了頻譜分析儀雜散信號的幅度,改善了頻譜分析儀的失真性能,優(yōu)化了頻譜分析儀的測試頻譜純度。
[0013]作為一種舉例,所述電感性負(fù)載可以是一個電感,所述電感的一端連接在所述最后一級混頻器和對應(yīng)所述最后一級混頻器的中頻濾波器之間的連線上,所述電感的另一端接地。
[0014]一個電感的設(shè)計比較簡潔,且能夠達(dá)到改善混頻器的非線性失真,降低頻譜分析儀雜散信號的幅度的目的。
[0015]作為一種舉例,所述電感性負(fù)載可以是一個π型高通濾波器,所述η型高通濾波器串接在所述最后一級混頻器和對應(yīng)所述最后一級混頻器的中頻濾波器之間,所述η型高通濾波器的截止頻率小于所述最后一級混頻器輸出的中頻頻率。
[0016]電感性負(fù)載選用π型高通濾波器,且π型高通濾波器的截止頻率小于所