CN102183691A - 双调谐微波频谱分析仪 - Google Patents

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梁强
陈仁北
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Abstract

本发明公开了一种双调谐微波频谱分析仪，微波输入信号首先经开关滤波矩阵后，利用大步进可调谐的微波本振实现微波输入信号的第一次变频，再利用频率连续可调谐的射频本振进行第二次变频，从而实现微波信号的频谱测量。本发明针对用户的实际测量需求，改变步进可调的微波本振频率和开关滤波矩阵的滤波器组合即可满足不同用户的测量要求，设计简单，实现难度小，极大地降低了用户测量成本。

Description

双调谐微波频谱分析仪
技术领域
本发明涉及一种双调谐微波频谱分析仪。
背景技术
当前扫频频谱测量一般都采用超外差方式对输入信号进行下变频，从而在固定的中频频率上进行信号的分析处理。如图1所示，射频或微波输入信号通过二选一开关分为高低两个波段，其中低波段信号经低通滤波后与第一本振信号进行混频产生第一中频（高中频），第一中频经带通滤波后与第二本振进行混频产生第二中频；高波段信号经带通滤波后与第一本振混频直接产生第二中频；低波段和高波段产生的第二中频信号与第三本振进行混频产生频率较低的第三中频，所有的信号分析处理都是围绕第三中频信号开展的。通用超外差频谱仪分析仪下变频实现过程中只有第一本振信号频率是可调谐的，对外部输入的射频或微波信号只进行一次下变频。当前的微波频谱仪对于第一本振的频率跨度和频率范围要求很高，同时对于高波段的可调谐带通滤波器设计实现要求也很高，总体来说，当前的微波频谱仪方案复杂，设计成本高，设计实现难度大。
发明内容
本发明的目的是提供一种双调谐微波频谱分析仪，针对当前大多数用户微波频谱测量只是在某些频段的需求，利用二次频率调谐方式实现微波频谱测量，从而大大降低微波频谱分析仪的设计难度和用户测量成本。
本发明的技术方案如下：
一种双调谐微波频谱分析仪，包括有微波放大器、开关滤波矩阵、一次调谐变频单元、第一中频放大滤波单元、二次调谐变频单元、第二中频放大滤波单元以及中频处理单元，其特征在于：所述的开关滤波矩阵为单个带通滤波器或由多个带通滤波器排在一起组成的阵列，所述的一次调谐变频单元包括第一混频器，所述第一混频器的信号输入端接有微波本振信号源，所述的二次调谐变频单元包括第二混频器，所述第二混频器的信号输入端接有射频本振信号源，所述的第一、二中频放大滤波单元均包括依次相连的信号放大器和滤波器；所述微波放大器对输入的微波信号进行放大处理后通过开关滤波矩阵送入第一混频器，微波输入信号与微波本振信号进行第一次调谐变频输出第一中频信号，第一中频信号经第一中频放大滤波单元放大和低通滤波后送入第二混频器，第一中频信号与射频本振信号进行第二次调谐变频输出第二中频信号，第二中频信号经第二中频放大滤波单元放大和低通滤波后送入中频处理单元进行频谱测量和分析。
所述的双调谐微波频谱分析仪，其特征在于：所述开关滤波矩阵中每个带通滤波器的带宽均为3GHz。
所述的双调谐微波频谱分析仪，其特征在于：所述的微波本振信号源为大步进调谐微波本振信号源，所述的射频本振信号源为连续可调谐的射频本振信号源。
所述的双调谐微波频谱分析仪，其特征在于：所述第一中频信号的频率小于6GHz。
本发明原理是：针对当前微波频谱测量实际需求，一般用户只使用几吉赫兹的频率范围；在设计中开关滤波矩阵可根据需要由多个带通滤波器组成，输入微波信号经滤波和第一次频率调谐后输出频率小于6GHz的第一中频信号，第一中频信号为频率可变信号；输出的第一中频信号经放大和低通滤波后，由射频本振进行第二次调谐下变频输出固定中频；第二中频信号经变频及处理后即完成微波信号的频谱测量。
本发明的有益效果：
本发明针对用户的实际测量需求，改变步进可调的微波本振频率和开关滤波矩阵的滤波器组合即可满足不同用户的测量要求，设计简单，实现难度小，极大地降低了用户测量成本。
附图说明
图1为本发明通用超外差式频谱仪下变频原理框图。
图2为本发明双调谐微波频谱仪原理框图。
具体实施方式
参见图2，一种双调谐微波频谱分析仪，包括有微波放大器、开关滤波矩阵、一次调谐变频单元、第一中频放大滤波单元、二次调谐变频单元、第二中频放大滤波单元以及中频处理单元，开关滤波矩阵为单个带通滤波器或由多个带通滤波器排在一起组成的阵列，一次调谐变频单元包括第一混频器，第一混频器的信号输入端接有微波本振信号源，一次调谐变频单元包括第二混频器，第二混频器的信号输入端接有射频本振信号源，第一、二中频放大滤波单元均包括依次相连的信号放大器和滤波器；微波放大器的输入端外接天线，微波放大器对输入的微波信号进行放大处理后通过开关滤波矩阵送入第一混频器，微波信号与微波本振信号进行第一次调谐变频输出频率小于6GHz的第一中频信号，第一中频信号经第一中频放大滤波单元放大和低通滤波后送入第二混频器，第一中频信号与射频本振信号进行第二次调谐变频输出第二中频信号，第二中频信号经第二中频放大滤波单元放大和低通滤波后送入中频处理单元进行频谱测量和分析。
开关滤波矩阵中每个带通滤波器的带宽均为3GHz。
微波本振信号源为大步进调谐微波本振信号源，射频本振信号源为连续可调谐的射频本振信号源。
以下结合附图对本发明作进一步的说明：
微波放大器对输入的信号进行放大处理，增大微波接收信号处理动态范围；在设计中开关滤波矩阵根据需要由多个或单个带通滤波器组成，分别选取各自对应的微波频率范围并抑制镜频；输入微波信号经带通滤波和第一次频率调谐后输出频率小于6GHz的第一中频信号；其中微波本振信号源是频率大步进可调，相对带宽较窄，不同于传统的微波频谱分析仪要求微波本振具备超宽带和连续步进可调的特点。
考虑到对于混频器变频输出存在镜像频率问题，滤波器的带外抑制要求和过渡带的设计实现，设计中选取开关滤波矩阵的带通滤波器的带宽为3GHz，所以选取第一中频信号频率为3Hz至6GHz的频率可变信号，这样可以保证频谱测量过程中的镜像频率抑制指标；对于同一微波本振信号，开关滤波组件可以选取“LO+IF”和“LO-IF”两段微波输入信号，频率调谐方程如下：
MW1=LO-IF，
MW2=LO+IF。
其中“MW1”和“MW2”为微波输入信号，输出的第一中频信号经放大和低通滤波后，由射频本振进行第二次调谐下变频输出固定中频，其中射频本振信号源的频率是连续步进可调的；第二次调谐下变频输出的第二中频信号为固定点频，第二中频信号经中频处理单元的后续变频和信号处理后就可以实现对输入的微波信号完成频谱测量。
由上述具体实施方案系统针对某个固定频率的微波本振信号即可实现总频率跨度为6GHz的微波频谱分析。由于微波本振设计成大步进频率可调的本振信号，只要适当选取开关矩阵的滤波器就可以实现用户对于微波信号的频谱分析测量。

Claims (4)

1.一种双调谐微波频谱分析仪，包括有微波放大器、开关滤波矩阵、一次调谐变频单元、第一中频放大滤波单元、二次调谐变频单元、第二中频放大滤波单元以及中频处理单元，其特征在于：所述的开关滤波矩阵为单个带通滤波器或由多个带通滤波器排在一起组成的阵列，所述的一次调谐变频单元包括第一混频器，所述第一混频器的信号输入端接有微波本振信号源，所述的二次调谐变频单元包括第二混频器，所述第二混频器的信号输入端接有射频本振信号源，所述的第一、二中频放大滤波单元均包括依次相连的信号放大器和滤波器；所述微波放大器对输入的微波信号进行放大处理后通过开关滤波矩阵送入第一混频器，微波输入信号与微波本振信号进行第一次调谐变频输出第一中频信号，第一中频信号经第一中频放大滤波单元放大和低通滤波后送入第二混频器，第一中频信号与射频本振信号进行第二次调谐变频输出第二中频信号，第二中频信号经第二中频放大滤波单元放大和低通滤波后送入中频处理单元进行频谱测量和分析。
2.根据权利要求1所述的双调谐微波频谱分析仪，其特征在于：所述开关滤波矩阵中每个带通滤波器的带宽均为3GHz。
3.根据权利要求1所述的双调谐微波频谱分析仪，其特征在于：所述的微波本振信号源为大步进调谐微波本振信号源，所述的射频本振信号源为连续可调谐的射频本振信号源。
4.根据权利要求1所述的双调谐微波频谱分析仪，其特征在于：所述第一中频信号的频率小于6GHz。
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