CN105319441A - 具有0频抑制功能的频谱分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有0频抑制功能的频谱分析仪，包括混频器，在本振信号输入端与中频信号输出端之间依次串联第一电阻、选频网络、相位调节电路、第二电阻，选频网络与相位调节电路的串联连接点还通过第三电阻接地，选频网络将本振信号输入端输入的与中频信号频率相等的信号选出，相位调节电路调节本振信号输入端输入的与中频信号频率相等的信号的相位，使之与中频信号频率相等的本振泄漏信号的相位相反，第一电阻防止本振信号经过选频网络和第三电阻进入地，第二电阻防止中频信号输出端输出的信号通过相位调节电路和第三电阻进入地，第三电阻调节本振信号输入端输入的与中频信号频率相等的信号的幅度。本发明有效地抑制了本振泄漏信号。

Description

具有0频抑制功能的频谱分析仪

技术领域

本发明涉及频谱分析装置领域，特别涉及一种具有0频抑制功能的频谱分析仪。

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接收机，可以测量未知信号的频率、幅值、失真等相关参数，通常具有很宽的频率和幅值测量范围。主要应用于基站维护、电子产品研发、生产等领域。频谱分析仪又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果，能分析1赫兹以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。频谱分析仪的主要技术指标有频率范围、分辨力、扫频速度、灵敏度、显示方式和假响应等，频谱分析仪一般分为扫频式和实时分析式两类。

申请号为201210428656.4的中国发明专利申请公开了一种采用连续三级变频的方案实现的频谱分析仪100，请参见图1，在频谱分析仪100中，被测射频输入信号fRF1依次经过第一衰减器或放大器101、第一滤波器102输入至第一混频器103的射频输入端；第一本振104产生的第一本振信号fLO1输入至第一混频器103，然后与被测射频输入信号fRF1混频后产生第一中频信号fIF1；第一中频信号fIF1依次经过第一中频放大器105、第一中频滤波器106后输入到第二混频器107的射频输入端；第二本振108产生的第二本振信号fLO2输入至第二混频器107，然后与第一中频信号fIF1混频后产生第二中频信号fIF2；第二中频信号fIF2依次经过第二中频放大器109、第二中频滤波器110后输入到第三混频器111的射频输入端；第三本振112输出的第三本振信号fLO3输入至第三混频器111与第二中频信号fIF2混频后产生第三中频信号fIF3；第三中频信号fIF3经过第三中频放大器113、第三中频滤波器114后输入到数字信号处理模块115进行数据处理后输出至显示模块116进行显示。

以第一混频器103为例，当上述扫频式频谱分析仪100用于分析较低频率(接近0频及接近直流)的信号、且第一混频器103输出的中频信号的频率与本振104输出信号的频率相等时，第一混频器103的输出会出现两个非常接近的信号，第一个是我们想要的中频信号，而另外一个则是本振泄露信号。本振泄露信号会干扰我们的视线，导致被测信号幅度不准确。

发明内容

本发明的目的在于：解决现有技术中由于存在本振泄漏信号而导致被测信号幅度不准确的技术问题，提供一种具有0频抑制功能的频谱分析仪。

本发明提供的一种具有0频抑制功能的频谱分析仪包括一个混频器，所述混频器包括一个本振信号输入端、一个中频信号输出端，在所述本振信号输入端与所述中频信号输出端之间依次串联一个第一电阻、一个选频网络、一个相位调节电路、一个第二电阻，所述选频网络与所述相位调节电路的串联连接点还通过一个第三电阻接地，所述选频网络用于将所述本振信号输入端输入的与中频信号频率相等的信号选出，所述相位调节电路用于调节所述本振信号输入端输入的与中频信号频率相等的信号的相位，使之与中频信号频率相等的本振泄漏信号的相位相反，所述第一电阻用于防止本振信号经过所述选频网络和所述第三电阻进入地，第二电阻用于防止所述中频信号输出端输出的信号通过所述相位调节电路和所述第三电阻进入地，所述第三电阻用于调节本振信号输入端输入的与中频信号频率相等的信号的幅度。

通过在混频器两端设置如上具有0频抑制功能的电路，有效地抑制了本振泄漏信号，使测量更加准确。

作为一种举例，所述选频网络可以由串联连接的一个电容和一个电感构成。

由串联连接的电容和电感构成的选频网络，除具有选频功能外，还具有隔直的特点，在混频器为有源混频器的情形下，能够有效隔直，优化混频器性能。

作为一种举例，所述相位调节电路可以由串联连接的一个微带线电容和一个微带线电感构成。

由于中频信号频率比较高，在相同相位变化情况下，电容和电感变化量比较小，而普通电容和电感的电容值和电感值都比较大，而微带线电容和微带线电感可以很好的解决这个技术问题。

作为一种举例，所述微带线电感可以是微带线可调电感，包括一条“U”型微带线，在所述“U”型微带线的凹槽内设置一条隔离用接地线，在所述接地线两侧、在所述凹槽的对应位置上，设置多对焊盘，每一对焊盘均用于焊接一个阻容器件。

通过微带线及焊盘的布局设计，并在不同的焊盘之间焊接阻容器件，改变了微带线的电感量。

作为一种举例，所述微带线电容可以是微带线可调电容，包括一条微带线，及多个与所述微带线平行放置的铜箔，在所述微带线及所述铜箔的对应位置上分别设置一对焊盘，每一对焊盘均用于焊接一个阻容器件。

通过微带线及焊盘的布局设计，并在不同的焊盘上焊接阻容器件，改变了微带线的面积，进而改变了微带线的电容量。

作为一种举例，所述微带线电容可以是微带线可调电容，包括一条微带线，及在所述微带线一侧，沿与所述微带线垂直方向依次放置的第一至第n铜箔，在所述微带线及第一铜箔上相对应地设置一对焊盘，在第一铜箔和第二铜箔上相对应地设置一对焊盘，在第二铜箔和第三铜箔上相对应地设置一对焊盘，在第n‐1焊盘和第n焊盘上相对应地的设置一对焊盘，每一对焊盘均用于焊接一个阻容器件。

通过微带线及焊盘的布局设计，并在不同的焊盘上焊接阻容器件，改变了微带线的面积，进而改变了微带线的电容量。

作为一种举例，所述阻容器件可以为0欧姆电阻或贴片电容。

使用0欧姆贴片电阻，价格低廉、安装简单方便、便于批量生产。阻容器件采用贴片电容，可以起隔直作用，特别适用于既要阻抗匹配又要隔直的电路中。

附图说明

图1是现有技术频谱分析仪100的结构示意图；

图2是本发明优选实施例频谱分析仪200的0频抑制部分电路结构示意图；

图3是本发明优选实施例的微带线可调电感300的结构示意图；

图4是本发明优选实施例的微带线可调电容400的结构示意图；

图5是本发明优选实施例的微带线可调电容500的结构示意图。

具体实施方式

参照图2，本发明优选实施例的频谱分析仪200包括一个混频器201，混频器201包括一个本振信号输入端202、一个中频信号输出端203，在本振信号输入端202与中频信号输出端203之间依次串联一个第一电阻204、一个选频网络205、一个相位调节电路206、一个第二电阻207，选频网络205与相位调节电路206的串联连接点还通过一个第三电阻208接地，选频网络205用于将本振信号输入端202输入的与中频信号频率相等的信号选出，相位调节电路206用于调节本振信号输入端202输入的与中频信号频率相等的信号的相位，使之与中频信号频率相等的本振泄漏信号的相位相反，第一电阻204和第二电阻207用于减小选频网络205和相位调节电路206对本振信号输入端202输入的本振信号及中频信号输出端203输出的信号的影响，具体的，第一电阻204用于避免本振信号经过选频网络205和第三电阻208进入地，从而削弱本振功率，使混频器201不能正常工作。第二电阻207用于防止中频信号输出端203输出的信号通过相位调节电路206和第三电阻208进入地。第一电阻204和第二电阻207的阻值比较大时，效果最好，作为一种举例，第一电阻204和第二电阻207应用于50欧姆系统时，取值应大于61欧姆。第三电阻208用于调节本振信号输入端202输入的与中频信号频率相等的信号的幅度。

在本优选实施例中，选频网络205由串联连接的电容C1和电感L1构成，其中电容C1和电感L1的取值满足公式其中频率f是选频网络预选出的频率。

由串联连接的电容C1和电感L1构成的选频网络，除具有选频功能外，还具有隔直的特点，在混频器201为有源混频器的情形下，能够有效隔直，优化混频器201的性能。

作为另外的举例，在本举例说明中，混频器201为无源混频器时，可以选用其他形式的选频网络，优选带通滤波器。

在本优选实施例中，相位调节电路206由串联连接的微带线电容C2和微带线电感L2构成。

结合参照图3，在本优选实施例中，微带线电感L2具体选用微带线可调电感300，微带线可调电感300包括一条“U”型微带线301，在“U”型微带线301的凹槽内设置一条隔离用接地线302，在接地线302两侧、在所述凹槽的对应位置上，设置5对焊盘，分别是焊盘对303、焊盘对304、焊盘对305、焊盘对306、焊盘对307，每一对焊盘对均用于焊接一个阻容器件。

通过“U”型微带线301及5对焊盘对的布局设计，并通过在其中某一对焊盘对之间焊接阻容器件，改变了“U”型微带线301的电感量。例如，在焊盘对307上焊接一个阻容器件后，其与“U”型微带线“U”型底部部分形成并联回路，使整个微带线可调电感300的电感量变小。

在本优选实施例中，“U”型微带线301选用120欧姆微带线，线宽为0.2mm。作为另外的举例，也可以选择其它线宽的微带线，只要保证微带线可调电感300整体呈现感性即可。

作为另外的举例，在本举例说明中，依据不同的电感量可调范围，可设置多于或少于5个焊盘对，并不局限于5对焊盘对。

作为另外的举例，在本举例说明中，可以不设置隔离用接地线302，只是焊盘之间会有干扰，隔离效果欠佳。

参照图4，在本优选实施例中，微带线电容C2选用微带线可调电容400，微带线可调电容400包括一条微带线401，及5个与微带线401平行放置的铜箔402、铜箔403、铜箔404、铜箔405及铜箔406，在微带线401及铜箔402相对应的位置设置一对焊盘对407、在微带线401及铜箔403相对应的位置设置一对焊盘对408、在微带线401及铜箔404相对应的位置设置一对焊盘对409、在微带线401及铜箔405相对应的位置设置一对焊盘对410、在微带线401及铜箔406相对应的位置设置一对焊盘对411、每一对焊盘对均用于焊接一个阻容器件。

在没有焊接任何阻容器件时，微带线可调电容400的电容量最小，在其中某一对焊盘上对焊接一个阻容器件后，微带线401的面积随之增大，即增加了微带线可调电容400的电容量，如要继续增加微带线可调电容400的电容量，可以在其他的焊盘对上增加焊接阻容器件，焊接的阻容器件的个数越多，微带线401的面积越大，微带线可调电容400的电容量越大。

总之，通过微带线401及5对焊盘对的布局设计，在不同的焊盘对上焊接阻容器件，改变了微带线401的面积，进而改变了微带线可调电容400的电容量。微带线401的面积越大，微带线可调电容400的电容量越大。

作为另外的举例，在本举例说明中，依据不同的电容量可调范围，可设置多于或少于5个焊盘对，并不局限于5对焊盘对。

参照图5，作为一种举例，在本举例说明中，微带线电容C2选用微带线可调电容500，微带线可调电容500包括一条微带线501，及在微带线501一侧，沿与微带线501垂直方向依次放置的第一铜箔502、第二铜箔503，在微带线501及第一铜箔502上相对应地设置一对焊盘对504，在第一铜箔502和第二铜箔503上相对应地设置一对焊盘对505，每一对焊盘对均用于焊接一个阻容器件。

在没有焊接任何阻容器件时，微带线可调电容500的电容量最小，在焊盘对504上对焊接一个阻容器件后，微带线501的面积随之增大，即增加了微带线可调电容500的电容量，如要继续增加微带线可调电容500的电容量，可以在焊盘对505上再焊接一个阻容器件，焊接的阻容器件的个数越多，微带线可调电容500的电容量越大。

总之，通过微带线501及焊盘对的布局设计，并增加或减少焊接阻容器件的数量，增大或减小了微带线501的面积，进而增大或减小了微带线可调电容500的电容量。

作为另外的举例，在本举例说明中，依据不同的电容量可调范围，可在第二铜箔503外侧再依次设置多个铜箔。

在微带线可调电感300、微带线可调电容400、微带线可调电容500中，所述阻容器件可以为0欧姆电阻或贴片电容。使用0欧姆贴片电阻，价格低廉、安装简单方便、便于批量生产。采用贴片电容，可以起隔直作用，特别适用于既要阻抗匹配又要隔直的电路中。

结合参照图2、图3、图4，在0频抑制的具体调节中，可以先估算或测量出混频器201输出的中频信号的频率与本振信号输入端202输入的本振信号的频率相等时的本振信号的频率，通过改变微带线可调电感300上焊接的阻容器件的位置并改变微带线可调电容400上的焊接的阻容器件的位置和个数，调节与中频信号频率相等的本振泄漏信号的相位，微带线可调电感300和微带线可调电容400组成了一个低通滤波器，当调高微带线可调电感300的电感量及微带线可调电容400的电容量时，使本振信号输入端202输入的与中频信号频率相等的信号的相位增大，当调低微带线可调电感300的电感量及微带线可调电容400的电容量时，使本振信号输入端202输入的与中频信号频率相等的信号的相位减小，使之与本振泄漏信号的相位相反，调节第三电阻208的阻值，使本振信号输入端202输入的与中频信号频率相等的信号的幅度与所述本振泄露信号的幅度相等。调节第三电阻208，主要采用试探法，先将第三电阻208调大，若本振泄漏信号变大，再将第三电阻208调小，如果本振泄露信号减小，则继续调小208，直至本振泄漏信号出现增大的拐点，此时的值就是第三电阻208的最佳值。这样使得本振信号输入端202输入的与中频信号频率相等的信号的相位与本振泄露信号的相位相反，幅度相等。即在混频器201的中频信号输出端203处将本振泄露信号抵消，达到了0频抑制的目的。

可见，在可以预先估算或测量出混频器201输出的中频信号的频率与本振信号输入端202输入的本振信号的频率相等时的本振信号的频率时，微带线可调电感300、微带线可调电容400，第三电阻208都可以设计成固定值。

当不便预先估算或测量出中频等于本振时的本振信号的频率时，微带线可调电感300、微带线可调电容400，第三电阻208可以设计成可调型。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上优选实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有0频抑制功能的频谱分析仪，包括一个混频器，所述混频器包括一个本振信号输入端、一个中频信号输出端，其特征在于，

在所述本振信号输入端与所述中频信号输出端之间依次串联一个第一电阻、一个选频网络、一个相位调节电路、一个第二电阻，所述选频网络与所述相位调节电路的串联连接点还通过一个第三电阻接地，

所述选频网络用于将所述本振信号输入端输入的与中频信号频率相等的信号选出，

所述相位调节电路用于调节所述本振信号输入端输入的与中频信号频率相等的信号的相位，使之与中频信号频率相等的本振泄漏信号的相位相反，

所述第一电阻用于防止本振信号经过所述选频网络和所述第三电阻进入地，第二电阻用于防止所述中频信号输出端输出的信号通过所述相位调节电路和所述第三电阻进入地，

所述第三电阻用于调节本振信号输入端输入的与中频信号频率相等的信号的幅度。

2.根据权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，所述选频网络由串联连接的一个电容和一个电感构成。

3.根据权利要求1或2所述的频谱分析仪，其特征在于，所述相位调节电路由串联连接的一个微带线电容和一个微带线电感构成。

4.根据权利要求3所述的频谱分析仪，其特征在于，所述微带线电感是微带线可调电感，包括一条“U”型微带线，在所述“U”型微带线的凹槽内设置一条隔离用接地线，在所述接地线两侧、在所述凹槽的对应位置上，设置多对焊盘，每一对焊盘均用于焊接一个阻容器件。

5.根据权利要求4所述的频谱分析仪，其特征在于，所述微带线电容是微带线可调电容，包括一条微带线，及多个与所述微带线平行放置的铜箔，在所述微带线及所述铜箔的对应位置上分别设置一对焊盘，每一对焊盘均用于焊接一个阻容器件。

6.根据权利要求4所述的频谱分析仪，其特征在于，所述微带线电容是微带线可调电容，包括一条微带线，及在所述微带线一侧，沿与所述微带线垂直方向依次放置的第一至第n铜箔，在所述微带线及第一铜箔上相对应地设置一对焊盘，在第一铜箔和第二铜箔上相对应地设置一对焊盘，在第二铜箔和第三铜箔上相对应地设置一对焊盘，在第n-1焊盘和第n焊盘上相对应地的设置一对焊盘，每一对焊盘均用于焊接一个阻容器件。

7.根据权利要求4所述的频谱分析仪，其特征在于，所述阻容器件为0欧姆电阻或贴片电容。

8.根据权利要求5所述的频谱分析仪，其特征在于，所述阻容器件为0欧姆电阻或贴片电容。

9.根据权利要求6所述的频谱分析仪，其特征在于，所述阻容器件为0欧姆电阻或贴片电容。