CN109557370A - 实现无零频功能的频谱分析仪电路结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，包括前级低噪声放大器，用于提高整机的灵敏度；前级数控衰减器用于大信号测量时的衰减；镜频抑制滤波器组用于镜频的抑制；低频段电路用于处理低频信号，低频段信号频率必须满足处于采样频率的二分之一频率以内；第一混频器用于将高频段信号与本振混频。第一中频电路模块用于对信号的滤波及放大；第二混频器用于将经过第一中频的信号再次与第二本振信号混合；第二中频电路模块用于对信号的滤波及放大；VGA电路用于提供了一个可变增益；数字中频用于对经过AD采样之后的带通信号或者低通信号的处理。该电路相对具有零频抑制电路的频谱电路，具有成本优势，且电路更简单，稳定，低频段的性能更好。

Description

实现无零频功能的频谱分析仪电路结构
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及频谱分析领域，具体是指一种实现无零频功能的频谱分析仪电路结构。
背景技术
目前，随着科技的不断进步，对于频谱仪的测量精度及频率范围等要求越来越高，现代频谱仪多采用扫频超外差接受方案，由于混频器的本振信号的泄露，势必产生零频。
零频简单的说就是在频谱仪的频谱显示窗口上对应0Hz频率点处的剩余响应信号，若该剩余响应信号幅度过高，对于测试低频信号的动态范围以及频谱分析仪所测试的频率信号下限等会产生严重影响。
为提高频谱分析仪的性能指标，常会采取一些零频的抑制措施。其原理如下：
对于一个单音信号，当与它频率相同，相位相反，幅度相当的信号耦合叠加后，该频率信号的幅度会被充分对消而趋于零。利用这种原理就可以实现零频的抑制。但是这种电路比较复杂，调整繁琐，抑制效果不是很理想，其具体的电路如图1，具有零频抑制功能的扫频超外差接收机方案如图2。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种抑制效果理想、结构简单、适用范围较为广泛的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构。
为了实现上述目的，本发明的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构如下：
前级低噪声放大器，用于提高整机的灵敏度；
前级数控衰减器，用于大信号测量时的衰减；
镜频抑制滤波器组，用于镜频的抑制；
低频段电路，用于处理低频信号，包括滤波、放大，低频段信号最高频率必须小于采样频率的二分之一；
第一混频器，与所述的低频段电路相连接，用于将高频段信号与本振混频，实现下变频功能；
第一中频电路模块，与所述的第一混频器相连接，用于对信号的滤波及放大，消除镜频信号，并补偿增益；
第二混频器，与所述的第一中频电路模块相连接，用于将经过第一中频的信号再次与第二本振信号混合，实现下变频功能；
第二中频电路模块，与所述的低频段电路相连接，用于对信号的滤波及放大，消除镜频信号，并补偿增益；
VGA电路，用于提供了一个可变增益，用于调整进入AD的信号功率；
数字中频，用于对经过AD采样之后的带通信号或者低通信号的处理，并通过显示屏进行信号频谱特性的显示。
所述的低频电路模块包括：
低通滤波器，用于过滤高频信号，消除镜像频率，为AD采样提供抗混叠滤波；
Pi衰及低频放大器电路单元，与所述的低通滤波器相连接，用于增益补偿及信号底噪调整。
所述的第一中频电路模块包括：
第一中频滤波器，与所述的第一混频器相连接；
第一中频放大器，与所述的第一中频滤波器相连接。
所述的第二中频电路模块包括：
第二中频滤波器，与所述的第二混频器相连接；
第二中频放大器，与所述的第二中频滤波器相连接。
低频段信号和二中频信号在二中频放大器后经过开关进行连接；低频段处于第一奈奎斯特采样域中，二中频信号处于第二或者第三奈奎斯特域中。
所述的VGA电路由数控衰减器及固定增益放大器构成，实现信号进入AD之前的增益调整。
所述的数字中频电路用于处理AD的低通采样信号或者AD的带通采样型号，进行信号幅频特性的提取，并通过显示模块进行显示。
低频段不经过第一中频电路模块和第二中频电路模块，所以低频段的噪声不会受到中频电路噪声的影响，低频段的噪声功率会非常的低。
低频段没有经过混频，不会产生本振泄露，频谱显示零频附件没有信号，提高了低频段的动态范围及灵敏度。
采用了本发明的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，相比传统的频谱仪，主要采用了两个中频，外加一些开关，LC滤波器，放大器，相对传统的频谱方案有以下优点：性能优异，最低测量频率可以做到在9KHz。相对传统频谱仪，结构更简单，灵敏度更高，可以达到-168dBc/Hz。相对拥有零频抑制电路的频谱仪，其零频位置没有本振的泄露，所以噪频谱仪的屏幕上面零频位置没有零频信号。应为没有零频的限制，所以提高了低频信号的动态范围以及频谱分析仪所测试的频率信号下限。相对具有零频抑制的电路，具有成本优势，且电路更简单，稳定。
附图说明
图1为现有技术中的零频抑制电路的结构示意图。
图2为现有技术中的具有零频抑制功能的扫频超外差接收机方案的结构示意图
图3为本发明的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构的电路示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体方案来进一步的描述。
该实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，其中，所述的系统包括：
前级低噪声放大器，用于提高整机的灵敏度；
前级数控衰减器，用于大信号测量时的衰减；
镜频抑制滤波器组，用于镜频的抑制；
低频段电路，用于处理低频信号，包括滤波、放大，低频段信号最高频率必须小于采样频率的二分之一；
第一混频器，与所述的低频段电路相连接，用于将高频段信号与本振混频，实现下变频功能；
第一中频电路模块，与所述的第一混频器相连接，用于对信号的滤波及放大，消除镜频信号，并补偿增益；
第二混频器，与所述的第一中频电路模块相连接，用于将经过第一中频的信号再次与第二本振信号混合，实现下变频功能；
第二中频电路模块，与所述的低频段电路相连接，用于对信号的滤波及放大，消除镜频信号，并补偿增益；
VGA电路，用于提供了一个可变增益，用于调整进入AD的信号功率；
数字中频，用于对经过AD采样之后的带通信号或者低通信号的处理，并通过显示屏进行信号频谱特性的显示。
作为本发明的优选实施方式，所述的低频段电路包括：
低通滤波器，用于过滤高频信号，消除镜像频率，为AD采样提供抗混叠滤波；
Pi衰及低频放大器电路单元，与所述的低通滤波器相连接，用于增益补偿及信号底噪调整。
作为本发明的优选实施方式，所述的第一中频电路模块包括：
第一中频滤波器，与所述的第一混频器相连接；
第一中频放大器，与所述的第一中频滤波器相连接。
作为本发明的优选实施方式，所述的第二中频电路模块包括：
第二中频滤波器，与所述的第二混频器相连接；
第二中频放大器，与所述的第二中频滤波器相连接。
作为本发明的优选实施方式，低频段信号和二中频信号在二中频放大器后经过开关进行连接；低频段处于第一奈奎斯特采样域中，二中频信号处于第二或者第三奈奎斯特域中。
作为本发明的优选实施方式，所述的VGA电路由数控衰减器及固定增益放大器构成，实现信号进入AD之前的增益调整。
作为本发明的优选实施方式，所述的数字中频用于处理AD的低通采样信号或者AD的带通采样型号，进行信号幅频特性的提取，并通过显示模块进行显示。
作为本发明的优选实施方式，低频段不经过第一中频电路模块和第二中频电路模块，低频段的噪声不受中频电路噪声的影响，低频段的噪声的功率非常低。
作为本发明的优选实施方式，低频段没有经过混频，不产生本振泄露，频谱显示零频附件没有信号。
本发明的具体实施方式原理如下：
将满足低通采样的低频信号在低噪放后面通过开关分出来，不经过混频，而是经过低通滤波，pi衰，放大后直接接入二中频之后的开关电路，开关的输出链接VGA电路，在经过AD的低通采样送入数字中频进行处理。本方案低频部分的pi衰及放大器会引入噪声，正好模拟高频部分经过两次下混频所产生的噪声，保证了频谱显示底噪的平稳。
高频部分经过两次下变频，变到一个具有一定带宽的频率，经过VGA电路，再经过AD的带通采样送入数字中频进行处理。
数字中频对AD采样后的数据进行处理，计算出对应频率的信号幅度，并显示在屏幕上。
采用了本发明的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，相比传统的频谱仪，主要采用了两个采样频率，一个低通，一个带通；外加一些开关，LC滤波器，放大器，相对传统的频谱方案有以下优点：性能优异，最低测量频率可以做到在9KHz。相对传统频谱仪，结构更简单，灵敏度更高，可以达到-168dBc/Hz。相对拥有零频抑制电路的频谱仪，其零频位置没有本振的泄露，所以噪频谱仪的屏幕上面零频位置没有零频信号。应为没有零频的限制，所以提高了低频信号的动态范围以及频谱分析仪所测试的频率信号下限。相对具有零频抑制的电路，具有成本优势，且电路更简单，稳定。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施方式作了描述。很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，其特征在于，所述的电路结构包括：
前级低噪声放大器，与所述的镜频抑制滤波器组连接，用于小信号的放大；
前级数控衰减器，与所述的镜频抑制滤波器组连接，用于大信号测量时的衰减；
镜频抑制滤波器组，与所述的第一混频器连接，用于镜频的抑制；
低频段电路，与所述的VGA电路连接，用于处理低频信号，包括滤波，放大；
第一混频器，与所述的低频段电路相连接，用于将高频段信号与本振混频，实现下变频功能；
第一中频电路模块，与所述的第一混频器相连接，用于对信号的滤波及放大，消除镜频信号，并补偿增益；
第二混频器，与所述的第一中频电路模块相连接，用于将经过第一中频的信号再次与第二本振信号混合，实现下变频功能；
第二中频电路模块，与所述的低频段电路相连接，用于对信号的滤波及放大，消除镜频信号，并补偿增益；
VGA电路，与所述的数字中频电路相连接，用于提供了一个可变增益，用于调整进入AD的信号功率；
数字中频，用于对经过AD采样之后的带通信号或者低通信号的处理，并通过显示屏进行信号频谱特性的显示。
2.根据权利要求1所述的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，其特征在于，所述的低频段电路包括：
低通滤波器，用于过滤高频信号，消除镜像频率，为AD采样提供抗混叠滤波；
Pi衰及低频放大器电路单元，与所述的低通滤波器相连接，用于增益补偿及信号底噪调整。
3.根据权利要求1所述的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，其特征在于，所述的第一中频电路模块包括：
第一中频滤波器，与所述的第一混频器相连接；
第一中频放大器，与所述的第一中频滤波器相连接。
4.根据权利要求1所述的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，其特征在于，所述的第二中频电路模块包括：
第二中频滤波器，与所述的第二混频器相连接；
第二中频放大器，与所述的第二中频滤波器相连接。
5.根据权利要求1所述的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，其特征在于，低频段信号和二中频信号在二中频放大器后经过开关进行连接；低频段处于第一奈奎斯特采样域中，二中频信号处于第二或者第三奈奎斯特域中。
6.根据权利要求1所述的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，其特征在于，所述的VGA电路由数控衰减器及固定增益放大器构成，实现信号进入AD之前的增益调整。
7.根据权利要求1所述的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，其特征在于，所述的数字中频用于处理AD的低通采样信号或者AD的带通采样型号，进行信号幅频特性的提取，并通过显示模块进行显示。
8.根据权利要求1所述的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，其特征在于，低频段不经过第一中频电路模块和第二中频电路模块，低频段的噪声不受中频电路噪声的影响，低频段的噪声功率低。
9.根据权利要求1所述的实现无零频功能的频谱分析仪电路结构，其特征在于，低频段没有经过混频，不产生本振泄露，频谱显示零频附件没有信号。
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