CN104459317A - 一种可以抑制镜像频率的频谱分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可以抑制镜像频率的频谱分析仪，包括一个高频滤波单元，其包括串联连接的信号输入端、输入开关组、滤波器组、输出开关组和信号输出端，滤波器组具有按顺序排列的第一滤波器至第六滤波器，其中每个滤波器都与其对应的镜像频率滤波器间隔排列，输入开关组具有第一四选一开关和第一二选一开关，输出开关组具有第二四选一开关和第二二选一开关，第一四选一开关连接的四个滤波器中，至少有一个滤波器，不包括在第二四选一开关连接的四个滤波器中。本发明所述的频谱分析仪，通过改进现有技术中高频滤波单元的结构，能更好地抑制镜像频率，更加准确地显示被测信号的频率谱线，提高了测量结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种频谱分析领域，特别涉及一种可以抑制镜像频率的频谱分析仪。
背景技术
频谱分析仪是一种用来对被测信号进行频谱分析的仪器，可以测量未知信号的频率、幅度、失真等相关参数，具有很宽的频率测量范围和很低的幅度监测灵敏度，主要应用于基站维护、电子产品研发、生产等领域。
频谱分析仪一般采用超外差式结构，将输入信号通过多次变频，变成较低的中频信号，然后送至ADC进行采样，再经过数字中频滤波器、检波器和视频滤波器的处理后输出显示。频谱分析仪中中频链路前面的部分通常被称为射频前端模块，参考图1，射频前端模块1包括输入模块101、衰减模块102、滤波模块103和混频器104，射频前端模块1主要用于接收输入信号，对输入信号进行衰减和滤波，并将滤波后的信号送到混频器中进行混频，产生中频信号。
参考图2，是射频前端模块1的详细结构图，其中输入模块101包括输入端1011、功率负载1012和校准端1013，输入端1011用于接收输入信号；当输入信号的功率超出设定的限制值时，将通过开关将输入信号与功率负载1012连接，以防止较大的信号损坏仪器；当需要进行自校准时，可通过开关将输入信号与校准端1013连接，进行输入信号的校准。衰减模块102包括固定衰减器1021和步进衰减器1022，固定衰减器1021可以承受较大的输入功率，当用频谱分析仪测量较大信号时，为了保证混频器104工作在线性区域，需要先将输入信号进行衰减，固定衰减器1021通常具有较高的压缩点，以确保到达混频器104的输入信号不会被压缩；步进衰减器1022是一个衰减量可调的衰减器，具有较宽的衰减范围，用于将输入信号继续衰减至混频器104的最佳混频电平。滤波模块103分为高频段和低频段两部分，分别用于处理高频输入信号和低频输入信号，相应地，混频器104也包括高频混频器1041和低频混频器1042，滤波模块103中的高频部分包括高频前置放大器1031和高频滤波单元1032，低频部分包括低频前置放大器1033和低频滤波器1034，前置放大器1031、1033用于小信号的测量，当输入信号的幅度比较小且接近底噪时，打开前置放大器，将减小射频前端模块1的噪声系数，即降低了底噪，这样小信号可以被准确的测量。滤波单元1032、1034用于滤除输入信号与混频器104的本振信号相加产生的镜像频率，参考图3，因为混频器104的输出是输入信号（fin）与本振信号（fLO）的相加与相减得到的两个信号，而其中一个是仪器需要的中频信号（fIF），另一个则不是仪器需要的信号，常被称为镜像频率（fim），如果镜像频率不被抑制，那么同一个输入信号在显示屏幕上将会出现两条谱线，会影响频谱分析仪输出信号的质量，因此应该更好地抑制镜像频率。
现有技术中，低频段的镜像频率高于最大输入频率，因此低频滤波单元1034采用一个低通滤波器，就可以将低频段的镜像频率抑制；而高频段的镜像频率范围与输入信号的频率范围相重叠（参考图3），需要采用分段抑制的方法进行抑制，因此高频滤波单元1032多采用多个滤波器组成的滤波器组。
参见图4，现有技术中的高频滤波单元1032包括信号输入端401用于输入信号；单刀双掷开关402用于选择信号输入端401与单刀四掷开关403或单刀双掷开关404连通；单刀四掷开关403用于选择开关402与滤波器408至411中的任一滤波器连通；单刀双掷开关404用于选择开关402与滤波器412或413连通；单刀四掷开关405用于选择滤波器408至411中的任一滤波器与单刀双掷开关407连通；单刀双掷开关406用于选择滤波器412或413与单刀双掷开关407连通；单刀双掷开关407用于选择单刀四掷开关405或单刀双掷开关406与输出端414连通；输出端414用于输出经过滤波后的信号。
假设滤波器408的滤波范围为f1-f2，对应的本振频率范围为对应的镜像频率范围为f4-f5，即滤波器411对应的滤波范围，此时，当滤波器408被选通时，其产生镜像频率的信号将通过开关403耦合至滤波器411，再通过开关405耦合至开关407，最后通过开关407输出至高频混频器1041；此时，镜像频率耦合开关的数量为2，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器409的滤波范围为f2-f3，对应的本振频率范围为f2+fIF-f3+fIF，对应的镜像频率范围为f5-f6，即滤波器412对应的滤波范围，此时，当滤波器409被选通时，产生镜像频率的信号将通过开关402耦合至开关404，再通过开关404耦合至滤波器412，再通过开关406耦合至开关407，最后通过开关407耦合输出至高频混频器1041；此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器410的滤波范围为f3-f4，对应的本振频率范围为f3+fIF-f4+fIF，对应的镜像频率范围为f6-f7，即滤波器413对应的频率范围，此时，当滤波器410被选通时，产生镜像频率的信号将通过开关402耦合至开关404，然后通过开关404耦合至滤波器413，再通过开关406耦合至开关407，最后通过开关407耦合输出至高频混频器1041；此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器411的频率范围为f4-f5，对应的本振频率范围为f4+fIF-f5+fIF，此时，对应的镜像频率范围超出高频段的频率范围，所以没有镜像频率，不需要进行抑制。
假设滤波器412的频率范围为f5-f6，对应的本振频率范围为f5-fIF-f6-fIF，对应的镜像频率范围为f2-f3，即滤波器409对应的频率范围，此时，当滤波器412被选通时，产生镜像频率的信号将通过开关402耦合至403，再通过开关403耦合至滤波器409，再通过开关405耦合至开关407，最后通过开关407耦合输出至高频混频器1041，此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器413的频率范围为f6-f7，对应的本振频率范围为f6-fIF-f7-fIF，对应的镜像频率范围为f3-f4，即滤波器410对应的频率范围，此时，当滤波器413被选通时，产生镜像频率的信号将通过开关402耦合至403，再通过开关403耦合至滤波器410，再通过开关405耦合至开关407，最后通过开关407耦合输出至高频混频器1041，此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
虽然，现有技术利用开关存在隔离度，镜像频率通过开关后功率下降的原理，对镜像频率信号进行了抑制。但是现有技术中，频段f4-f5的镜像频率通过的耦合开关的数量只有2个，而在耦合开关的个数不超过2个时，开关的隔离度较小，对镜像频率幅度的抑制较小，使得镜像频率落在中频的信号幅度较大，将影响频谱分析仪测量结果的准确性，不能较好地满足测量需求。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可以更加有效的抑制镜像频率，提高输出信号质量的频谱分析仪。
本发明提供了一种可以抑制镜像频率的频谱分析仪，包括一个用于产生中频信号的射频前端模块，所述射频前端模块包括一个高频滤波单元，所述高频滤波单元包括串联连接的信号输入端、输入开关组、滤波器组、输出开关组和信号输出端，所述的输入开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输入端连通，所述的输出开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输出端连通，所述的滤波器组具有按顺序排列的第一滤波器至第六滤波器，其中每个滤波器都与其对应的镜像频率滤波器间隔排列，所述的输入开关组具有第一四选一开关和第一二选一开关，所述的输出开关组具有第二四选一开关和第二二选一开关，所述的第一四选一开关连接的四个滤波器中，至少有一个滤波器，不包括在第二四选一开关连接的四个滤波器中。
在本发明所述的频谱分析仪中，第一四选一开关还可以用于选择第一滤波器至第四滤波器中的任一滤波器与信号输入端连通，第一二选一开关还可以用于选择连通第五滤波器和第六滤波器中的任一滤波器与信号输入端连通，第二四选一开关还可以用于选择连通第三滤波器至第六滤波器中的任一滤波器与信号输出端连通，第二二选一开关还可以用于选择连通第一滤波器和第二滤波器中的任一滤波器与信号输出端连通。
在本发明所述的频谱分析仪中，第一四选一开关还可以用于选择连通第三滤波器至第六滤波器的任一滤波器与信号输入端连通，第一二选一开关还可以用于选择连通第一滤波器和第二滤波器的任一滤波器与信号输入端连通，第二四选一开关还可以用于选择连通第一滤波器至第四滤波器的任一滤波器与信号输出端连通，第二二选一开关还可以用于选择连通第五滤波器和第六滤波器的任一滤波器与信号输出端连通。
在本发明所述的频谱分析仪中，第一四选一开关还可以用于选择连通第一滤波器至第四滤波器的任一滤波器与信号输入端连通，第一二选一开关还可以用于选择连通第五滤波器和第六滤波器的任一滤波器与信号输入端连通，第二四选一开关还可以用于选择连通第二滤波器至第五滤波器的任一滤波器与信号输出端连通，第二二选一开关还可以用于选择连通第一滤波器和第六滤波器的任一滤波器与信号输出端连通，且每个滤波器都与其对应的镜像频率滤波器间隔至少两个滤波器排列。
在本发明所述的频谱分析仪中，第一四选一开关还可以用于选择连通第二滤波器至第五滤波器的任一滤波器与信号输入端连通，第一二选一开关还可以用于选择连通第一滤波器和第六滤波器的任一滤波器与信号输入端连通，第二四选一开关还可以用于选择连通第一滤波器至第四滤波器的任一滤波器信号输出端连通，第二二选一开关还可以用于选择连通第五滤波器和第六滤波器的任一滤波器信号输出端连通，且每个滤波器都与其对应的镜像频率滤波器间隔至少两个滤波器排列。
在本发明所述的频谱分析仪中，第一滤波器至第六滤波器依次具有连续且不重叠的滤波范围，且它们的滤波范围覆盖高频段的频率范围。
在本发明所述的频谱分析仪中，所述的输入开关组还可以具有一个二选一开关，用于选择第一四选一开关或第一二选一开关与信号输入端连通；所述的输出开关组还可以具有一个二选一开关，用于选择第二四选一开关或第二二选一开关与信号输出端连通。
本发明所述的频谱分析仪，通过改进现有技术中高频滤波单元的结构，使得所有频率段的镜像频率通过的耦合开关的数量都超过2个，由于通过的开关个数越多，对镜像频率的抑制越好，使得落在中频的镜像频率的幅度越小，更加准确地显示被测信号的频率谱线，提高了测量结果的准确性，更好地满足了测量需求。
附图说明
图1是频谱分析仪中射频前端1的结构示意图。
图2是频谱分析仪中射频前端1的详细结构示意图。
图3是表示输入信号与镜像频率的关系图。
图4是现有技术中高频滤波单元1032的结构示意图。
图5是本发明实施例一中高频滤波单元5的结构示意图。
图6是本发明实施例二中高频滤波单元6的结构示意图。
图7是本发明实施例三中高频滤波单元7的结构示意图。
图8是本发明实施例四中高频滤波单元8的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图介绍本发明的较佳实施例。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种可以抑制镜像频率的频谱分析仪，包括一个用于产生中频信号的射频前端模块，所述射频前端模块包括一个高频滤波单元，所述高频滤波单元包括串联连接的信号输入端、输入开关组、滤波器组、输出开关组和信号输出端，所述的输入开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输入端连通，所述的输出开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输出端连通，所述的滤波器组具有按顺序排列的第一滤波器至第六滤波器，其中每个滤波器都与其对应的镜像频率滤波器间隔排列，所述的输入开关组具有第一四选一开关和第一二选一开关，所述的输出开关组具有第二四选一开关和第二二选一开关，所述的第一四选一开关连接的四个滤波器中，至少有一个滤波器，不包括在第二四选一开关连接的四个滤波器中。
本发明的发明点在于高频滤波单元的结构的改进，频谱分析仪中除高频滤波单元外的其他结构与背景技术中的结构相同，因此下面具体实施例的介绍中将不再赘述。
下面结合附图5介绍本发明的实施例一。
参考图5，本实施例中的高频滤波单元5包括依次串联连接的信号输入端501、输入开关组、滤波器组、输出开关组和信号输出端514，输入开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输入端501连通，输出开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输出端514连通，滤波器组具有按顺序排列的第一滤波器508、第二滤波器509、第三滤波器510、第四滤波器511、第五滤波器512和第六滤波器513，其中滤波器508对应的镜像频率滤波器是滤波器511，滤波器509对应的镜像频率滤波器是滤波器512，滤波器510对应的镜像频率滤波器是滤波器513，滤波器511对应的镜像频率滤波器是滤波器508，滤波器512对应的镜像频率滤波器是滤波器509，滤波器513对应的镜像频率滤波器是滤波器510，输入开关组包括单刀双掷开关502、单刀四掷开关503和单刀双掷开关504，输出开关组包括单刀双掷开关505、单刀四掷开关506和单刀双掷开关507。
信号输入端501用于接收输入信号，单刀双掷开关502用于选择信号输入端501与单刀四掷开关503或单刀双掷开关504连通；单刀四掷开关503用于选择开关502与滤波器508至511中的任一滤波器连通；单刀双掷开关504用于选择开关502与滤波器512或513连通；单刀双掷开关505用于选择滤波器508、509中的任一滤波器与单刀双掷开关507连通；单刀四掷开关506用于选择滤波器510至513中的任一滤波器与单刀双掷开关507连通；单刀双掷开关507用于选择单刀双掷开关505或单刀四掷开关506与输出端514连通；输出端514用于输出经过滤波后的信号。
在本实施例中，假设中频频率为fIF，滤波器508的滤波范围为f1-f2，则对应的混频器的本振频率范围为f1+fIF-f2+fIF，对应的镜像频率范围为f4-f5，即滤波器511对应的滤波范围。当滤波器508被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀四掷开关503耦合至滤波器511，再经过单刀四掷开关506耦合至单刀双掷开关507，最后通过单刀双掷开关507耦合输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为3个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设第二滤波器509的滤波范围为f2-f3，则对应的本振频率范围为f2+fIF-f3+fIF，对应的镜像频率范围为f5-f6，即滤波器512对应的滤波范围。当滤波器509被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关502耦合至单刀双掷开关504，再通过单刀双掷开关504耦合至滤波器512，再通过单刀四掷开关506耦合至单刀双掷开关507，最后通过单刀双掷开关507耦合输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器510的滤波范围为f3-f4，对应的本振频率范围为f3+fIF-f4+fIF，对应的镜像频率范围为f6-f7，即滤波器513对应的滤波范围，此时，当滤波器510被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关502耦合至单刀双掷开关504，再通过单刀双掷开关504耦合至滤波器513，再通过单刀四掷开关506耦合至单刀双掷开关507，最后通过单刀双掷开关507输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为3个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器511的滤波范围为f4-f5，对应的本振频率范围为f4+fIF-f5+fIF，此时，对应的镜像频率范围超出高频段的频率范围，所以没有镜像频率，不需要进行抑制。
假设滤波器512的滤波范围为f5-f6，对应的本振频率范围为f5-fIF-f6-fIF，对应的镜像频率范围为f2-f3，即滤波器509对应的滤波范围，此时，当滤波器512被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关502耦合至单刀四掷开关503，再通过单刀四掷开关503耦合至滤波器509，再通过单刀双掷开关505耦合至单刀双掷开关507，最后通过单刀双掷开关507耦合输出至高频混频器；此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器513的滤波范围为f6-f7，对应的本振频率范围为f6-fIF-f7-fIF，对应的镜像频率范围为f3-f4，即滤波器510对应的滤波范围，此时，当滤波器513被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关502耦合至单刀四掷开关503，再通过单刀四掷开关503耦合至滤波器510，再通过单刀四掷开关506耦合至单刀双掷开关507，最后通过单刀双掷开关507输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为3个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
其中，滤波器508至滤波器513依次具有连续且不重叠的滤波范围，它们的滤波范围覆盖高频段的频率范围，且f1<f7。
在本实施例中，滤波器508与其对应的镜像频率的滤波器是滤波器511，它们之间间隔两个滤波器。作为另外的举例说明，滤波器508与其对应的镜像频率的滤波器之间也可以间隔一个滤波器或者三个滤波器，例如是510或512，也能达到和本实施例同样的技术效果，具体实现方法相同，此处不再赘述。并且该设置方法同样适用于滤波器509至滤波器513与其对应的镜像频率的滤波器的间隔设置。
在本实施例中，高频滤波单元5通过改进输入开关组和输出开关组中开关的位置，使得每个频段的镜像频率信号耦合开关的个数都超过了2个开关，因为同一种开关的隔离度是固定的，当串联的开关数量增加时，总隔离度将大大加强，因此本实施例从整体上降低了产生镜像频率信号的功率，减小了产生镜像频率信号的幅度，进而使得落到中频的信号幅度降低，提高了频谱分析仪测量结果的准确性。
下面结合附图6介绍本发明的实施例二。
参考图6，本实施例中的高频滤波单元6包括依次串联连接的信号输入端601、输入开关组、滤波器组、输出开关组和信号输出端614，输入开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输入端601连通，输出开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输出端614连通，滤波器组具有按顺序排列的第一滤波器608、第二滤波器609、第三滤波器610、第四滤波器611、第五滤波器612和第六滤波器613，其中滤波器608对应的镜像频率滤波器是滤波器611，滤波器609对应的镜像频率滤波器是滤波器612，滤波器610对应的镜像频率滤波器是滤波器613，滤波器611对应的镜像频率滤波器是滤波器608，滤波器612对应的镜像频率滤波器是滤波器609，滤波器613对应的镜像频率滤波器是滤波器610，输入开关组包括单刀双掷开关602、单刀双掷开关603和单刀四掷开关604，输出开关组包括单刀四掷开关605、单刀双掷开关606和单刀双掷开关607。
信号输入端601用于接收输入信号，单刀双掷开关602用于选择信号输入端601与单双掷开关603或单刀四掷开关604连通；单刀双掷开关603用于选择开关602与滤波器608、609中的任一滤波器连通；单刀四掷开关604用于选择开关602与滤波器610至613中的任一滤波器连通；单刀四掷开关605用于选择滤波器608至611中的任一滤波器与单刀双掷开关607连通；单刀双掷开关606用于选择滤波器612、613中的任一滤波器与单刀双掷开关607连通；单刀双掷开关607用于选择单刀四掷开关605或单刀双掷开关606与输出端614连通；输出端614用于输出经过滤波后的信号。
在本实施例中，假设中频频率为fIF，滤波器608的滤波范围为f1-f2，则对应的混频器的本振频率范围为f1+fIF-f2+fIF，对应的镜像频率范围为f4-f5，即滤波器611对应的滤波范围。当滤波器608被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关602耦合至单刀四掷开关604，再通过单刀四掷开关604耦合至滤波器611，再经过单刀四掷开关605耦合至单刀双掷开关607，最后通过单刀双掷开关607输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为3个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器609的滤波范围为f2-f3，则对应的本振频率范围为f2+fIF-f3+fIF，对应的镜像频率范围为f5-f6，即滤波器612对应的滤波范围。当滤波器609被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关602耦合至单刀四掷开关604，再通过单刀四掷开关604耦合至滤波器612，再通过单刀双掷开关606耦合至单刀双掷开关607，最后通过单刀双掷开关607耦合输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器610的滤波范围为f3-f4，对应的本振频率范围为f3+fIF-f4+fIF，对应的镜像频率范围为f6-f7，即滤波器613对应的滤波范围，此时，当滤波器610被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀四掷开关604耦合至滤波器613，再通过单刀双掷开关606耦合至单刀双掷开关607，最后通过单刀双掷开关607耦合输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为3个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器611的滤波范围为f4-f5，对应的本振频率范围为f4+fIF-f5+fIF，此时，对应的镜像频率范围超出高频段的频率范围，所以没有镜像频率，不需要进行抑制。
假设滤波器612的滤波范围为f5-f6，对应的本振频率范围为f5-fIF-f6-fIF，对应的镜像频率范围为f2-f3，即滤波器609对应的滤波范围，此时，当滤波器612被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关602耦合至单刀双掷开关603，再通过单刀双掷开关603耦合至滤波器609，再通过单刀四掷开关605耦合至单刀双掷开关607，最后通过单刀双掷开关607耦合输出至高频混频器；此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器613的滤波范围为f6-f7，对应的本振频率范围为f6-fIF-f7-fIF，对应的镜像频率范围为f3-f4，即滤波器610对应的滤波范围，此时，当滤波器613被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀四掷开关604耦合至滤波器610，再通过单刀四掷开关605耦合至单刀双掷开关607，最后通过单刀双掷开关607耦合输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为3个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
其中，滤波器608至滤波器613依次具有连续且不重叠的滤波范围，它们的滤波范围覆盖高频段的频率范围，且f1<f7。
在本实施例中，滤波器608与其对应的镜像频率的滤波器是滤波器611，它们之间间隔两个滤波器。作为另外的举例说明，滤波器608与其对应的镜像频率的滤波器之间也可以间隔一个滤波器或者间隔三个滤波器，例如是610或612，也能达到和本实施例同样的技术效果，具体实现方法相同，此处不再赘述。并且该设置方法同样适用于滤波器609至滤波器613与其对应的镜像频率的滤波器的间隔设置。
在本实施例中，高频滤波单元6通过改进输入开关组和输出开关组中开关的位置，使得每个频段的镜像频率信号耦合开关的个数都超过了2个开关，因为开关在选定型号后其隔离度固定，当串联的开关数量增加时，总隔离度将大大加强。因此本实施例从整体上降低了产生镜像频率信号的功率，减小了产生镜像频率信号的幅度，进而使得落到中频的信号幅度降低，提高了频谱分析仪测量结果的准确性。
下面结合附图7介绍本发明的实施例三。
参考图7，本实施例中的高频滤波单元7包括依次串联连接的信号输入端701、输入开关组、滤波器组、输出开关组和信号输出端714，输入开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输入端701连通，输出开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输出端714连通，滤波器组具有按顺序排列的第一滤波器708、第二滤波器709、第三滤波器710、第四滤波器711、第五滤波器712和第六滤波器713，其中滤波器708对应的镜像频率滤波器是滤波器711，滤波器709对应的镜像频率滤波器是滤波器712，滤波器710对应的镜像频率滤波器是滤波器713，滤波器711对应的镜像频率滤波器是滤波器708，滤波器712对应的镜像频率滤波器是滤波器709，滤波器713对应的镜像频率滤波器是滤波器710，输入开关组包括单刀双掷开关702、单刀四掷开关703和单刀双掷开关704，输出开关组包括单刀四掷开关705、单刀双掷开关706和单刀双掷开关707。
信号输入端701用于接收输入信号，单刀双掷开关702用于选择信号输入端701与单刀四掷开关703或单刀双掷开关704连通；单刀四掷开关703用于选择开关702与滤波器708至711中的任一滤波器连通；单刀双掷开关704用于选择开关702与滤波器712、713中的任一滤波器连通；单刀四掷开关705用于选择滤波器709至712中的任一滤波器与单刀双掷开关707连通；单刀双掷开关706用于选择滤波器708、713中的任一滤波器与单刀双掷开关707连通；单刀双掷开关707用于选择单刀四掷开关705或单刀双掷开关706与输出端714连通；输出端714用于输出经过滤波的信号。
在本实施例中，假设中频频率为fIF，滤波器708的滤波范围为f1-f2，则对应的混频器的本振频率范围为f1+fIF-f2+fIF，对应的镜像频率范围为f4-f5，即滤波器711对应的滤波范围。当滤波器708被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀四掷开关703耦合至滤波器711，再经过单刀四掷开关705耦合至单刀双掷开关707，最后通过单刀双掷开关707耦合输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为3个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器709的滤波范围为f2-f3，则对应的本振频率范围为f2+fIF-f3+fIF，对应的镜像频率范围为f5-f6，即滤波器712对应的滤波范围。当滤波器709被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关702耦合至单刀双掷开关704，再通过单刀双掷开关704耦合至滤波器712，再通过单刀双掷开关706耦合至单刀双掷开关707，最后通过单刀双掷开关707耦合输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器710的滤波范围为f3-f4，对应的本振频率范围为f3+fIF-f4+fIF，对应的镜像频率范围为f6-f7，即滤波器713对应的滤波范围，此时，当滤波器710被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关702耦合至单刀双掷开关704，再通过单刀双掷开关704耦合至滤波器713，再通过单刀双掷开关706耦合至单刀双掷开关707，最后通过单刀双掷开关707耦合输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器711的滤波范围为f4-f5，对应的本振频率范围为f4+fIF-f5+fIF，此时，对应的镜像频率范围超出高频段的频率范围，所以没有镜像频率，不需要进行抑制。
假设滤波器712的滤波范围为f5-f6，对应的本振频率范围为f5-fIF-f6-fIF，对应的镜像频率范围为f2-f3，即滤波器709对应的滤波范围，此时，当滤波器712被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关702耦合至单刀四掷开关703，再通过单刀四掷开关703耦合至滤波器709，再通过单刀四掷开关705耦合至单刀双掷开关707，最后通过单刀双掷开关707输出至高频混频器；此时，镜像频率通过耦合开关的数量为3个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器713的滤波范围为f6-f7，对应的本振频率范围为f6-fIF-f7-fIF，对应的镜像频率范围为f3-f4，即滤波器710对应的滤波范围，此时，当滤波器713被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关702耦合至单刀四掷开关703，再通过单刀四掷开关703耦合至滤波器710，再通过单刀四掷开关705耦合至单刀双掷开关707，最后通过单刀双掷开关707耦合输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
其中，滤波器708至滤波器713依次具有连续且不重叠的滤波范围，它们的滤波范围覆盖高频段的频率范围，且f1<f7。
在本实施例中，滤波器708与其对应的镜像频率的滤波器是滤波器711，它们之间间隔两个滤波器。作为另外的举例说明，滤波器708与其对应的镜像频率的滤波器之间也可以间隔三个滤波器，例如是712，也能达到和本实施例同样的技术效果，具体实现方法相同，不再赘述。并且该设置方法同样适用于滤波器709至滤波器713与其对应的镜像频率的滤波器的间隔设置。
在本实施例中，高频滤波单元7通过改进输入开关组和输出开关组中开关的位置，使得每个频段的镜像频率信号耦合开关的个数都超过了2个开关，因为开关在选定型号后其隔离度固定，当串联的开关数量增加时，总隔离度将大大加强。因此本实施例从整体上降低了产生镜像频率信号的功率，减小了产生镜像频率信号的幅度，进而使得落到中频的信号幅度降低，提高了频谱分析仪测量结果的准确性。
下面结合附图8介绍本发明的实施例四。
参考图8，本实施例中的高频滤波单元8包括依次串联连接的信号输入端801、输入开关组、滤波器组、输出开关组和信号输出端814，输入开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输入端801连通，输出开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输出端814连通，滤波器组具有按顺序排列的第一滤波器808、第二滤波器809、第三滤波器810、第四滤波器811、第五滤波器812和第六滤波器813，其中滤波器808对应的镜像频率滤波器是滤波器811，滤波器809对应的镜像频率滤波器是滤波器812，滤波器810对应的镜像频率滤波器是滤波器813，滤波器811对应的镜像频率滤波器是滤波器808，滤波器812对应的镜像频率滤波器是滤波器809，滤波器813对应的镜像频率滤波器是滤波器810，输入开关组包括单刀双掷开关802、单刀四掷开关803和单刀双掷开关804，输出开关组包括单刀四掷开关805、单刀双掷开关806和单刀双掷开关807。
信号输入端801用于接收输入信号，单刀双掷开关802用于选择信号输入端801与单刀四掷开关803或单刀双掷开关804连通；单刀四掷开关803用于选择开关802与滤波器809至812中的任一滤波器连通；单刀双掷开关804用于选择开关802与滤波器808、813中的任一滤波器连通；单刀四掷开关805用于选择滤波器808至811中的任一滤波器与单刀双掷开关807连通；单刀双掷开关806用于选择滤波器812、813中的任一滤波器与单刀双掷开关807连通；单刀双掷开关807用于选择单刀四掷开关805或单刀双掷开关806与输出端814连通；输出端814用于输出经过滤波的信号。
在本实施例中，假设中频频率为fIF，滤波器808的滤波范围为f1-f2，则对应的混频器的本振频率范围为f1+fIF-f2+fIF，对应的镜像频率范围为f4-f5，即滤波器811对应的滤波范围。当滤波器808被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关802耦合至单刀四掷开关803，再通过单刀四掷开关803耦合至滤波器811，再经过单刀四掷开关805耦合至单刀双掷开关807，最后通过单刀双掷开关807输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为3个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器809的滤波范围为f2-f3，则对应的本振频率范围为f2+fIF-f3+fIF，对应的镜像频率范围为f5-f6，即滤波器812对应的滤波范围。当滤波器809被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀四掷开关803耦合至滤波器812，再通过单刀四掷开关805耦合至单刀双掷开关807，最后通过单刀双掷开关807耦合输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为3个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器810的滤波范围为f3-f4，对应的本振频率范围为f3+fIF-f4+fIF，对应的镜像频率范围为f6-f7，即滤波器813对应的滤波范围，此时，当滤波器810被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关802耦合至单刀双掷开关804，再通过单刀双掷开关804耦合至滤波器813，再通过单刀双掷开关806耦合至单刀双掷开关807，最后通过单刀双掷开关807耦合输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器811的滤波范围为f4-f5，对应的本振频率范围为f4+fIF-f5+fIF，此时，对应的镜像频率范围超出高频段的频率范围，所以没有镜像频率，不需要进行抑制。
假设滤波器812的滤波范围为f5-f6，对应的本振频率范围为f5-fIF-f6-fIF，对应的镜像频率范围为f2-f3，即滤波器809对应的滤波范围，此时，当滤波器812被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀四掷开关803耦合至滤波器809，再通过单刀四掷开关805耦合至单刀双掷开关807，最后通过单刀双掷开关807输出至高频混频器；此时，镜像频率通过耦合开关的数量为3个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
假设滤波器813的滤波范围为f6-f7，对应的本振频率范围为f6-fIF-f7-fIF，对应的镜像频率范围为f3-f4，即滤波器810对应的滤波范围，此时，当滤波器813被选通时，产生镜像频率的信号将通过单刀双掷开关802耦合至单刀四掷开关803，再通过单刀四掷开关803耦合至滤波器810，再通过单刀四掷开关805耦合至单刀双掷开关807，最后通过单刀双掷开关807耦合输出至高频混频器。此时，镜像频率通过耦合开关的数量为4个，使得该频段的镜像频率得到了抑制。
其中，滤波器808至滤波器813依次具有连续且不重叠的滤波范围，它们的滤波范围覆盖高频段的频率范围，且f1<f7。
在本实施例中，滤波器808与其对应的镜像频率的滤波器是滤波器811，它们之间间隔两个滤波器。作为另外的举例说明，滤波器808与其对应的镜像频率的滤波器之间也可以间隔三个滤波器，例如是812，也能达到和本实施例同样的技术效果，具体实现方法相同，此处不再赘述。并且该设置方法同样适用于滤波器809至滤波器813与其对应的镜像频率的滤波器的间隔设置。
在本实施例中，高频滤波单元8通过改进输入开关组和输出开关组中开关的位置，使得每个频段的镜像频率信号耦合开关的个数都超过了2个开关，因为开关在选定型号后其隔离度固定，当串联的开关数量增加时，总隔离度将大大加强。因此本实施例从整体上降低了产生镜像频率信号的功率，输出时减小了产生镜像频率信号的幅度，进而使得落到中频的信号幅度降低，提高了频谱分析仪测量结果的准确性。
通过上面四个实施例可以看出，在本发明中，输入开关组中的四选一开关连接的四个滤波器中，至少有一个滤波器，不包括在输出开关组的四选一开关所连接的四个滤波器中。
本发明通过上述对高频滤波单元的改进，抑制了镜像频率落在中频范围的幅度，降低了镜像频率信号对测量结果的影响，提高了频谱分析仪测量结果的准确性。
Claims (7)
1.一种可以抑制镜像频率的频谱分析仪，包括一个用于产生中频信号的射频前端模块，所述射频前端模块包括一个高频滤波单元，所述高频滤波单元包括串联连接的信号输入端、输入开关组、滤波器组、输出开关组和信号输出端，所述的输入开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输入端连通，所述的输出开关组用于选择滤波器组中的一个滤波器与信号输出端连通，
其特征在于，
所述的滤波器组具有按顺序排列的第一滤波器至第六滤波器，其中每个滤波器都与其对应的镜像频率滤波器间隔排列，
所述的输入开关组具有第一四选一开关和第一二选一开关，
所述的输出开关组具有第二四选一开关和第二二选一开关，
所述的第一四选一开关连接的四个滤波器中，至少有一个滤波器，不包括在第二四选一开关连接的四个滤波器中。
2.根据权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，
所述的第一四选一开关用于选择第一滤波器至第四滤波器中的任一滤波器与信号输入端连通，
所述的第一二选一开关用于选择连通第五滤波器和第六滤波器中的任一滤波器与信号输入端连通，
所述的第二四选一开关用于选择连通第三滤波器至第六滤波器中的任一滤波器与信号输出端连通，
所述的第二二选一开关用于选择连通第一滤波器和第二滤波器中的任一滤波器与信号输出端连通。
3.根据权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，
所述的第一四选一开关用于选择连通第三滤波器至第六滤波器的任一滤波器与信号输入端连通，
所述的第一二选一开关用于选择连通第一滤波器和第二滤波器的任一滤波器与信号输入端连通，
所述的第二四选一开关用于选择连通第一滤波器至第四滤波器的任一滤波器与信号输出端连通，
所述的第二二选一开关用于选择连通第五滤波器和第六滤波器的任一滤波器与信号输出端连通。
4.根据权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，
所述的第一四选一开关用于选择连通第一滤波器至第四滤波器的任一滤波器与信号输入端连通，
所述的第一二选一开关用于选择连通第五滤波器和第六滤波器的任一滤波器与信号输入端连通，
所述的第二四选一开关用于选择连通第二滤波器至第五滤波器的任一滤波器与信号输出端连通，
所述的第二二选一开关用于选择连通第一滤波器和第六滤波器的任一滤波器与信号输出端连通，
且每个滤波器都与其对应的镜像频率滤波器间隔至少两个滤波器排列。
5.根据权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，
所述的第一四选一开关用于选择连通第二滤波器至第五滤波器的任一滤波器与信号输入端连通，
所述的第一二选一开关用于选择连通第一滤波器和第六滤波器的任一滤波器与信号输入端连通，
所述的第二四选一开关用于选择连通第一滤波器至第四滤波器的任一滤波器信号输出端连通，
所述的第二二选一开关用于选择连通第五滤波器和第六滤波器的任一滤波器信号输出端连通，
且每个滤波器都与其对应的镜像频率滤波器间隔至少两个滤波器排列。
6.根据权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，
第一滤波器至第六滤波器依次具有连续且不重叠的滤波范围，且它们的滤波范围覆盖高频段的频率范围。
7.根据权利要求1至6任一所述的频谱分析仪，其特征在于，
所述的输入开关组还具有一个二选一开关，用于选择第一四选一开关或第一二选一开关与信号输入端连通；
所述的输出开关组还具有一个二选一开关，用于选择第二四选一开关或第二二选一开关与信号输出端连通。
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