CN113419111B - 一种频谱分析仪和用于频谱分析仪的信号扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频谱分析仪，包括控制器、混频环路模块、本振扫描模块、第一混频器、模数转换模块、中频处理模块、数据采集控制模块和显示模块。当分辨率带宽大于第一预设值时，将本振扫描模块生成的第一本振扫描信号作为本振扫描信号。当分辨率带宽不大于第一预设值时，将混频环路模块生成的低相噪扫频混频信号与第一本振扫描信号进行混频后作为本振扫描模块中鉴相器的鉴相源信号，并将新生成的第二本振扫描信号作为本振扫描信号。由于依据分辨率带宽设置频谱分析仪的本振扫描信号，使得频谱分析仪可以依据信号扫描参数实现快速扫描和低相位噪声指标扫描的自动切换，进而极大地提升频谱分析仪的系统性能。

Description

一种频谱分析仪和用于频谱分析仪的信号扫描方法

技术领域

本发明涉及频谱分析仪技术领域，具体涉及一种频谱分析仪和用于频谱分析仪的信号扫描方法。

背景技术

频谱分析仪是研究电信号频谱特性的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，是通信电子行业不可或缺的测量仪器。频谱分析仪在对输入的被测信号进行频谱分析时，需要先配置本振产生调频信号，通过调频信号对被测信号进行频率扫描后才能进行频谱分析。请参考图1，为一种频谱分析仪的结构示意图，包括参数计算单元1、扫描控制单元2、本振模块3、混频器4、模数转换单元5、中频处理单元6和显示模块7。频谱分析仪根据用户输入的扫描参数，参数计算单元1计算所有的频率，扫描控制单元2根据每个频率配置本振模块3输出该频率对应的频率信号，混频器4将被测信号和本振模块3输出的频率信号进行混频后输出给模数转换单元5，模数转换单元5输出中频数字信号给中频处理单元6，中频处理单元6获取被测信号的频率信息和频率幅度信息通过显示模块7显示。频谱分析仪依靠中频滤波器分辨各频率成份，检波器测量信号功率，依靠本振和显示横坐标的对应关系得到信号频率值。在这种扫描至调谐分析仪的工作原理，和AM接收机相近，只是调幅接收机的本振不是扫描的，而是用刻度旋钮人工进行调谐。频率合成是频谱分析仪的重要步骤，它决定了系统的相位指标、杂散、频率分辨率和扫描速度等诸多关键指标。频率合成的方式有直接频率合成、间接频率合成以及混合频率合成。频谱仪扫描有步进扫描、快速扫描和FFT等多种方式。现阶段，频谱分析仪的主要研究方向就是如何提高相位噪声指标，及如何同时提高频谱仪扫描的速度。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何为频谱分析仪提供本振扫描信号。

根据第一方面，一种实施例中提供一种频谱分析仪，包括控制器、混频环路模块、本振扫描模块、第一混频器、模数转换模块、中频处理模块、数据采集控制模块和显示模块；

所述控制器用于获取频谱分析仪的信号扫描参数，并依据所述信号扫描参数开始扫频；所述信号扫描参数包括分辨率带宽；所述控制器还用于当所述分辨率带宽大于一第一预设值时向所述本振扫描模块发送第一扫描输出控制信号；所述控制器还用于当所述分辨率带宽不大于所述第一预设值时向所述本振扫描模块发送第二扫描输出控制信号；

所述混频环路模块用于依据所述信号扫描参数生成预设扫频带宽内连续频率的低相噪扫频混频信号，并将所述低相噪扫频混频信号发送给所述本振扫描模块；

所述本振扫描模块用于依据所述信号扫描参数生成预设扫频带宽内连续频率的第一本振扫描信号；所述本振扫描模块还用于当接收到所述第一扫描输出控制信号时向所述第一混频器发送所述第一本振扫描信号；所述本振扫描模块还用于当接收到所述第二扫描输出控制信号时，将所述混频环路模块生成的所述低相噪扫频混频信号与所述第一本振扫描信号进行混频后作为所述本振扫描模块中鉴相器的鉴相源信号，并将新生成的本振扫描信号作为第二本振扫描信号发送给所述第一混频器；

所述第一混频器用于将输入所述频谱分析仪的被测信号与所述第一本振扫描信号或所述第二本振扫描信号进行混频处理，以获取连续频率的中频信号；

所述模数转换模块用于对所述中频信号进行模数转换，以获取中频数字信号；

所述数据采集控制模块用于依据所述信号扫描参数获取中频采集的参数，并将所述中频采集的参数发送给所述中频处理模块；

所述中频处理模块用于根据所述中频采集的参数，对所述中频数字信号进行连续的采集，将所采集的数据由时间轴折算成频率轴得到频率信息和频率幅度信息；

所述显示模块用于显示所述频率信息和频率幅度信息。

一实施例中，所述混频环路模块包括第一信号发生器、第二混频器、第一鉴相器、第一环路滤波器、第一振荡器、功分器、第一分频器和带通滤波电路；

所述第一振荡器用于输出所述低相噪扫频混频信号给所述功分器；

所述功分器用于将所述低相噪扫频混频信号分别发送给所述本振扫描模块和所述第二混频器；

所述第一信号发生器用于向所述第二混频器和所述带通滤波电路发送连续的混频初始信号；

所述带通滤波电路用于对所述混频初始信号进行带通滤波后发送给所述第一分频器；

所述第一分频器用于将所述混频初始信号分频后发送给所述第一鉴相器；

所述第一鉴相器分别与所述第二混频器、所述第一分频器和第一环路滤波器连接，用于将所述第二混频器和所述第一分频器的输出信号的相位差转成电压信号，以获取第一鉴相信号，并将所述第一鉴相信号发送给所述第一环路滤波器；

所述第一环路滤波器用于对所述第一鉴相信号滤波后发送给所述第一振荡器。

一实施例中，所述带通滤波电路包括第一开关电路、第二开关电路和至少两个带通滤波器，所述第一开关电路连接在所述第一信号发生器与每一个所述带通滤波器之间，所述第二开关电路连接在所述第一分频器与每一个所述带通滤波器之间；所述控制器分别与所述第一开关电路和所述第二开关电路连接，所述控制器还用于依据所述信号扫描参数，通过所述第一开关电路和所述第二开关电路将至少一个所述带通滤波器连接在所述第一分频器和所述第一信号发生器之间。

一实施例中，所述本振扫描模块包括第二信号发生器、第二鉴相器、第二环路滤波器、第二振荡器和混频开关电路；

所述第二信号发生器用于向所述第二鉴相器发送连续的本振扫描初始信号；

所述第二鉴相器分别与所述混频开关电路和所述第二环路滤波器连接；所述第二鉴相器用于将所述混频开关电路和所述第二信号发生器的输出信号的相位差转成电压信号，以获取第二鉴相信号，并将所述第二鉴相信号发送给所述第二环路滤波器；

所述第二环路滤波器用于对所述第二鉴相信号滤波后发送给所述第二振荡器；

所述混频开关电路与所述控制器和混频环路模块连接；所述混频开关电路用于当接收到所述第一扫描输出控制信号时，将所述第二振荡器的输出信号进行N分频后输出给所述第二鉴相器；所述混频开关电路还用于当接收到所述第二扫描输出控制信号时，将所述第二振荡器和所述混频环路模块的输出信号进行混频后输出给所述第二鉴相器。

一实施例中，所述混频开关电路包括N分频器、第三开关电路、第四开关电路和第三混频器；

所述第三开关电路分别与所述控制器、所述N分频器、所述第三混频器和所述第二鉴相器连接，所述第四开关电路分别与所述控制器、所述N分频器、所述第三混频器和所述第二振荡器连接，所述第三混频器与所述混频环路模块连接；所述第三开关电路和所述第四开关电路用于响应所述第一扫描输出控制信号，将所述N分频器连接在所述第二振荡器和所述第二鉴相器之间；所述第三开关电路和所述第四开关电路还用于响应所述第二扫描输出控制信号，将所述第三混频器连接在所述第二振荡器和所述第二鉴相器之间。

一实施例中，还包括时钟模块，分别与所述本振扫描模块和所述混频环路模块连接；所述时钟模块用于向所述本振扫描模块和所述混频环路模块发送时钟信号，以用于为所述本振扫描模块和所述混频环路模块的信号发生器提供同步的时钟信号。

一实施例中，所述时钟模块包括参考电路、五倍频电路、时钟分发电路和二倍频电路；

所述参考电路用于输出原始时钟参考信号；

所述五倍频电路用于将所述原始时钟参考信号的频率升至五倍频后发送给所述时钟分发电路；

所述时钟分发电路用于将升至五倍频所述原始时钟参考信号分别作为所述时钟信号发送给所述混频环路模块和所述二倍频电路；

所述二倍频电路用于将所述时钟信号升至二倍频后发送给所述本振扫描模块。

一实施例中，所述控制器包括参数计算模块、扫描控制模块和显示驱动模块；

所述扫描控制模块分别与所述本振扫描模块连接，用于向所述本振扫描模块发送所述第一扫描输出控制信号或第二扫描输出控制信号；

所述参数计算模块与所述扫描控制模块连接，用于生成信号扫描参数；

所述显示驱动模块用于驱动所述显示模块。

一实施例中，所述第一预设值为30kHz。

根据第二方面，一种实施例中提供一种用于频谱分析仪的信号扫描方法，包括：

获取频谱分析仪的信号扫描参数；所述信号扫描参数包括分辨率带宽；

根据所述信号扫描参数，确定用于本振配置的参数和用于中频采集的参数；

当分辨率带宽大于一第一预设值时，将本振扫描模块输出的第一本振扫描信号作为所述频谱分析仪的本振扫描信号，以用于所述频谱分析仪对被测信号进行快速扫描；

当分辨率带宽不大于所述第一预设值时，将混频环路模块生成的低相噪扫频混频信号与所述第一本振扫描信号进行混频后作为所述本振扫描模块中鉴相器的鉴相源信号，并将新生成的第二本振扫描信号作为所述频谱分析仪的本振扫描信号，以用于所述频谱分析仪对被测信号进行低相位噪声扫描；所述第二本振扫描信号的相位噪声小于所述第一本振扫描信号的相位噪声；

将所述被测信号与所述第一本振扫描信号或第二本振扫描信号混频后的信号进行混频处理，得到连续频率的中频信号；

对所述中频信号进行模数转换，得到中频数字信号；

根据所述用于中频采集的参数，对所述中频数字信号进行连续的采集，将所采集的数据由时间轴折算成频率轴得到频率信息和频率幅度信息，并显示所述频率信息和频率幅度信息。

依据上述实施例的频谱分析仪，包括控制器、混频环路模块、本振扫描模块、第一混频器、模数转换模块、中频处理模块、数据采集控制模块和显示模块。当分辨率带宽大于第一预设值时，将本振扫描模块生成的第一本振扫描信号作为本振扫描信号。当分辨率带宽不大于第一预设值时，将混频环路模块生成的低相噪扫频混频信号与第一本振扫描信号进行混频后作为本振扫描模块中鉴相器的鉴相源信号，并将新生成的第二本振扫描信号作为本振扫描信号。由于依据分辨率带宽设置频谱分析仪的本振扫描信号，使得频谱分析仪可以依据信号扫描参数实现快速扫描和低相位噪声指标扫描的自动切换，进而极大地提升频谱分析仪的系统性能。

附图说明

图1为一种频谱分析仪的结构示意图；

图2为一种实施例中频谱分析仪的结构示意图；

图3为一种实施例中频谱分析仪的结构示意图；

图4为另一种实施例中频谱分析仪的扫描方法的流程示意图；

图5为一种实施例中频率综合器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

为清楚、准确理解本申请的技术方案，这里将对一些技术术语进行说明。

频谱分析仪是测频域的产品，频谱分析仪显示的横轴是频率，纵轴是功率。

SPAN，是指扫频宽度，比如你设置起始频率是1MHz，终止频率是10MHz，那么SPAN就是9MHz。也可以根据中心频率来设置，比如你设置中心频率为100MHz，然后设置SPAN为2MHz，那么起始频率就是99MHz，终止频率是101MHz。

RBW，是指分辨率带宽，也被称作参考带宽，表示测试的是多大带宽的功率，如测试一GSM 2W干放满功率单载波输出时，RBW设为100KHz时测得30dBm，设为200KHz测得33dBm。RBW实际上是频谱仪内部滤波器的带宽，（是中频滤波器的3dB带宽），设置它的大小，能决定是否能把两个相临很近的信号分开。它的设置对测试结果是有影响的。只有设置RBW大于或等于工作带宽时，读数才准确，但是如果信号太弱，频谱仪则无法分辨信号，此时即使RBW大于工作带宽读数也会不准。现有技术中，频谱分析仪的频率综合器要么扫描速度快，但是无法满足相位指标要求，要么相位指标较好，但是无法满足扫描速度要求。

在本申请实施例中，当分辨率带宽大于第一预设值时，将本振扫描模块输出的第一本振扫描信号作为所述频谱分析仪的本振扫描信号，以用于所述频谱分析仪对被测信号进行快速扫描。当分辨率带宽不大于第一预设值时，将混频环路模块生成的低相噪扫频混频信号与第一本振扫描信号进行混频后作为本振扫描模块中鉴相器的鉴相源信号，并将新生成的第二本振扫描信号作为频谱分析仪的本振扫描信号，以用于频谱分析仪对被测信号进行低相位噪声扫描。由于依据分辨率带宽设置频谱分析仪的本振扫描信号，使得频谱分析仪可以依据信号扫描参数实现快速扫描和低相位噪声指标扫描的自动切换，进而极大地提升频谱分析仪的系统性能。

实施例一：

请参考图2，为一种实施例中频谱分析仪的结构示意图，频谱分析仪包括控制器10、混频环路模块20、本振扫描模块30、第一混频器40、模数转换模块50、中频处理模块60、数据采集控制模块70、显示模块80。控制器10用于获取频谱分析仪的信号扫描参数，并依据信号扫描参数开始扫频。其中，信号扫描参数包括分辨率带宽（RBW）。控制器10还用于当分辨率带宽大于一第一预设值时向本振扫描模块30发送第一扫描输出控制信号。控制器10还用于当分辨率带宽不大于第一预设值时向本振扫描模块30发送第二扫描输出控制信号。混频环路模块20用于依据信号扫描参数生成预设扫频带宽内连续频率的低相噪扫频混频信号，并将低相噪扫频混频信号发送给本振扫描模块30。本振扫描模块30用于依据信号扫描参数生成预设扫频带宽内连续频率的第一本振扫描信号。本振扫描模块30还用于当接收到第一扫描输出控制信号时向第一混频器40发送第一本振扫描信号。本振扫描模块30还用于当接收到第二扫描输出控制信号时，将混频环路模块20生成的低相噪扫频混频信号与第一本振扫描信号进行混频后作为本振扫描模块30中鉴相器的鉴相源信号，并将新生成的本振扫描信号作为第二本振扫描信号发送给第一混频器40。第一混频器40用于将输入频谱分析仪的被测信号与第一本振扫描信号或第二本振扫描信号进行混频处理，以获取连续频率的中频信号。模数转换模块50用于对中频信号进行模数转换，以获取中频数字信号。数据采集控制模块70用于依据信号扫描参数获取中频采集的参数，并将中频采集的参数发送给中频处理模块60。中频处理模块60用于根据中频采集的参数，对中频数字信号进行连续的采集，将所采集的数据由时间轴折算成频率轴得到频率信息和频率幅度信息。显示模块80用于显示频率信息和频率幅度信息。

请参考图3，为一种实施例中频谱分析仪的结构示意图，一实施例中，混频环路模块20包括第一信号发生器21、第二混频器22、第一鉴相器23、第一环路滤波器24、第一振荡器25、功分器26、第一分频器28和带通滤波电路27。第一振荡器25用于输出低相噪扫频混频信号给功分器26。功分器26用于将低相噪扫频混频信号分别发送给本振扫描模块30和第二混频器22。第一信号发生器21用于向第二混频器22和带通滤波电路27发送连续的混频初始信号。带通滤波电路27用于对混频初始信号进行带通滤波后发送给第一分频器28。第一分频器28用于将混频初始信号分频后发送给第一鉴相器23。第一鉴相器23分别与第二混频器22、第一分频器28和第一环路滤波器24连接，用于将第二混频器22和第一分频器28的输出信号的相位差转成电压信号，以获取第一鉴相信号，并将第一鉴相信号发送给第一环路滤波器24。第一环路滤波器24用于对第一鉴相信号滤波后发送给第一振荡器25。一实施例中，第一信号发生器21为梳状谱信号发生器。一实施例中，第一分频器28为八分频器。

一实施例中，带通滤波电路27包括第一开关电路271、第二开关电路272和至少两个带通滤波器273，第一开关电路271连接在第一信号发生器21与每一个带通滤波器273之间，第二开关电路272连接在第一分频器28与每一个带通滤波器273之间。控制器10分别与第一开关电路271和第二开关电路272连接，控制器10还用于依据信号扫描参数，通过第一开关电路271和第二开关电路272将至少一个带通滤波器273连接在第一分频器28和第一信号发生器21之间。

一实施例中，本振扫描模块包括第二信号发生器31、第二鉴相器32、第二环路滤波器33、第二振荡器34和混频开关电路35。第二信号发生器31用于向第二鉴相器32发送连续的本振扫描初始信号。第二鉴相器32分别与混频开关电路35和第二环路滤波器33连接。第二鉴相器32用于将混频开关电路35和第二信号发生器31的输出信号的相位差转成电压信号，以获取第二鉴相信号，并将第二鉴相信号发送给第二环路滤波器33。第二环路滤波器33用于对第二鉴相信号滤波后发送给第二振荡器34。混频开关电路35与控制器10和混频环路模块20连接。混频开关电路35用于当接收到第一扫描输出控制信号时，将第二振荡器34的输出信号进行N分频后输出给第二鉴相器32。混频开关电路35还用于当接收到第二扫描输出控制信号时，将第二振荡器34和混频环路模块20的输出信号进行混频后输出给第二鉴相器32。一实施例中，第二信号发生器31为DDS信号发生器。

一实施例中，混频开关电路35包括N分频器352、第三开关电路353、第四开关电路351和第三混频器354。第三开关电路353分别与控制器10、N分频器352、第三混频器354和第二鉴相器32连接，第四开关电路351分别与控制器10、N分频器352、第三混频器354和第二振荡器34连接，第三混频器354与混频环路模块20连接。第三开关电路353和第四开关电路351用于响应第一扫描输出控制信号，将N分频器352连接在第二振荡器34和第二鉴相器32之间。第三开关电路353和第四开关电路351还用于响应第二扫描输出控制信号，将第三混频器354连接在第二振荡器34和第二鉴相器32之间。

一实施例中，频谱分析仪还包括时钟模块90，分别与本振扫描模块30和混频环路模块20连接，时钟模块90用于向本振扫描模块30和混频环路模块20发送时钟信号，以用于为本振扫描模块30和混频环路模块20的信号发生器提供同步的时钟信号。时钟模块90包括参考电路91、五倍频电路92、时钟分发电路93和二倍频电路94。参考电路91用于输出原始时钟参考信号，五倍频电路92用于将原始时钟参考信号的频率升至五倍频后发送给时钟分发电路93。时钟分发电路93用于将升至五倍频原始时钟参考信号分别作为时钟信号发送给混频环路模块20和二倍频电路94。二倍频电路94用于将时钟信号升至二倍频后发送给本振扫描模块。

一实施例中，控制器10包括参数计算模块11、扫描控制模块12和显示驱动模块13。扫描控制模块12分别与本振扫描模块30连接，用于向本振扫描模块30发送第一扫描输出控制信号或第二扫描输出控制信号。参数计算模块11与扫描控制模块12连接，用于生成信号扫描参数。显示驱动模块13用于驱动显示模块80。

一实施例中，分辨率带宽（RBW）的第一预设值为30kHz。

在本申请一实施例中，参考电路提供高性能的原始时钟参考信号，一实施例中，原始时钟参考信号的频率为100MHz，参考电路采用的是温控晶振振荡器（OCXO）。五倍频电路还包括滤波器和倍频器，可由单个芯片或多个二极管搭建而成，当原始时钟参考信号的频率为100MHz时，五倍频电路输出500MHz的信号。时钟分发电路设计时要考虑不要恶化输入相噪。在混频环路模块中，梳状谱信号发生器的输入信号的频率是500MHz，则可输出1GHz、1.5 GHz、2 GHz和2.5 GHz等500MHz的倍数频率的信号。当带通滤波器允许频率为500MHz信号通过时，八分频器产生62.5 MHz的信号给第一鉴相器。当带通滤波器允许频率为1500MHz信号通过时，八分频器产生187.5 MHz的信号给第一鉴相器。第一振荡器和第二振荡器产生4 GHz至8 GHz的信号，可以采用VCO或者YIG振荡器。二倍频电路可由单个芯片或多个二极管搭建而成，当原始参考信号的频率为100MHz时，输出200MHz的信号给DDS信号发生器。N分频器是48bit的小数分频器，用于实现快速扫描功能。

一实施例中，频谱仪分析仪扫描过程中，当SPAN 较大时，或者RBW 较大时，由于接收机噪底较高，此时不需要关注相位噪声指标，则将第三开关电路和第四开关电路将N分频器接入第一本振扫描信号的生成环路时，第一本振扫描信号经过N分频器后送给第二鉴相器端，实现快速扫描的频率合成器。

一实施例中，当SPAN较大，RBW较小，且也无法观测到近端噪声的细节时，则通过第三开关电路和第四开关电路将N分频器接入第一本振扫描信号的生成环路，第一本振扫描信号经过N分频器后送给第二鉴相器端，实现快速扫描的频率合成器。

一实施例中，当SPAN较小，RBW也较小时，会观测信号的相位噪声，则通过第三开关电路和第四开关电路将第三混频器接入第一本振扫描信号的生成环路，低相噪扫频混频信号经过第三混频器后送给第二鉴相器端。本振扫描模块产生低相噪的4GHz-8GHz信号，即本振扫描模块成为低相位噪通道。

在本申请一实施例中，混频环路模块由混频环构成，可以产生低相位噪声的4GHz-8GHz的信号和本身扫描模块的第一本振扫描信号的生成环路的通道信号进行混频，混频后的信号送入第二鉴相器。混频环路模块的频率步进较大，一实施例中设置为125 MHz，如果本振扫描模块要完成细频率步进，还需要DDS信号发生器在62.5 MHz-125 MHz之间进行扫描。本振扫描模块为单环快扫模块，根据频谱分析仪扫描的特点，将混频环路模块是否并入本振扫描模块进行切换，满足最佳相位噪声性能，扫描速度等多方面的要求，极大地提升了系统性能。

在本申请实施例中，包括控制器、混频环路模块、本振扫描模块、第一混频器、模数转换模块、中频处理模块、数据采集控制模块和显示模块。当分辨率带宽大于第一预设值时，将本振扫描模块生成的第一本振扫描信号作为本振扫描信号。当分辨率带宽不大于第一预设值时，将混频环路模块生成的低相噪扫频混频信号与第一本振扫描信号进行混频后作为本振扫描模块中鉴相器的鉴相源信号，并将新生成的第二本振扫描信号作为本振扫描信号。由于依据分辨率带宽设置频谱分析仪的本振扫描信号，使得频谱分析仪可以依据信号扫描参数实现快速扫描和低相位噪声指标扫描的自动切换，进而极大地提升频谱分析仪的系统性能。

实施例二：

请参考图4，为另一种实施例中频谱分析仪的扫描方法的流程示意图，用于频谱分析仪的的信号扫描方法，包括：

步骤101，获取信号扫描参数。

获取频谱分析仪的信号扫描参数，其中，信号扫描参数包括分辨率带宽。

步骤102，确定本振配置参数。

根据信号扫描参数，确定用于本振配置的参数和用于中频采集的参数。

步骤103，设置低相噪扫频混频信号。

当分辨率带宽大于一第一预设值时，将本振扫描模块输出的第一本振扫描信号作为频谱分析仪的本振扫描信号，以用于频谱分析仪对被测信号进行快速扫描。当分辨率带宽不大于第一预设值时，将混频环路模块生成的低相噪扫频混频信号与所述第一本振扫描信号进行混频后作为所述本振扫描模块中鉴相器的鉴相源信号，并将新生成的第二本振扫描信号作为频谱分析仪的本振扫描信号，以用于频谱分析仪对被测信号进行低相位噪声扫描。其中，第二本振扫描信号的相位噪声小于第一本振扫描信号的相位噪声。一实施例中，第一预设值为30kHz。

步骤104，获取模拟中频信号。

将所述被测信号与第一本振扫描信号或第二本振扫描信号混频后的信号进行混频处理，得到连续频率的中频信号。

步骤105，获取数字中频信号。

对中频信号进行模数转换，得到中频数字信号。

步骤106，获取频率和频率幅度。

根据用于中频采集的参数，对中频数字信号进行连续的采集，将所采集的数据由时间轴折算成频率轴得到频率信息和频率幅度信息。

步骤107，显示频率和频率幅度。

显示频率信息和频率幅度信息。

在本申请一实施例中，频谱分析仪依据分辨率带宽的大小设置本振扫描信号，以用于对被测信号进行低相位噪声扫描或快速扫描，使得频谱分析仪可以依据信号扫描参数实现快速扫描和低相位噪声指标扫描的自动切换，进而极大地提升频谱分析仪的系统性能。

实施例三：

请参考图5，为一种实施例中的频率综合器的结构示意图，在本申请一实施例中，频率综合器包括本振环电路100和混频环电路200，混频环电路200包括第三信号发生器210、第四混频器220、第三鉴相器230、第三环路滤波器240、第三振荡器250、功分器260、第二分频器280和带通滤波电路270。第三振荡器250用于输出低相噪扫频混频信号给功分器260。功分器260用于将低相噪扫频混频信号分别输送给本振环电路100和第四混频器220。第三信号发生器210用于生成预设的混频初始信号，并将混频初始信号发送给第四混频器220和带通滤波电路270。带通滤波电路270用于对混频初始信号进行带通滤波后发送给第二分频器280。第二分频器280用于将混频初始信号进行N分频后发送给第三鉴相器230。第三鉴相器230用于将第二分频器280和第四混频器220的输出信号的相位差转成电压信号，以获取第三鉴相信号，并将第三鉴相信号发送给第三环路滤波器240。第三环路滤波器240用于对第三鉴相信号滤波后发送给第三振荡器250。一实施例中，本振环电路100包括第四信号发生器110、第四鉴相器120、第四环路滤波器130、第五混频器150和第四振荡器140。第四信号发生器110用于生成预设的扫描本振初始信号，并将扫描本振初始信号发送给第四鉴相器120。第四振荡器140用于输出本振扫描信号给频谱分析仪，还用于将本振扫描信号发送给第五混频器150。第五混频器150用于将低相噪扫频混频信号和本振扫描信号混频后发送给第四鉴相器120。第四鉴相器120用于将第五混频器和第四信号发生器的输出信号的相位差转成电压信号，以获取第四鉴相信号，并将第四鉴相信号发送给第四环路滤波器130。第四环路滤波器130用于对第四鉴相信号滤波后发送给第四振荡器140。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过控制器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过控制器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种频谱分析仪，其特征在于，包括控制器、混频环路模块、本振扫描模块、第一混频器、模数转换模块、中频处理模块、数据采集控制模块和显示模块；

所述控制器用于获取频谱分析仪的信号扫描参数，并依据所述信号扫描参数开始扫频；所述信号扫描参数包括分辨率带宽；所述控制器还用于当所述分辨率带宽大于一第一预设值时向所述本振扫描模块发送第一扫描输出控制信号；所述控制器还用于当所述分辨率带宽不大于所述第一预设值时向所述本振扫描模块发送第二扫描输出控制信号；

所述混频环路模块用于依据所述信号扫描参数生成预设扫频带宽内连续频率的低相噪扫频混频信号，并将所述低相噪扫频混频信号发送给所述本振扫描模块；

所述本振扫描模块用于依据所述信号扫描参数生成预设扫频带宽内连续频率的第一本振扫描信号；所述本振扫描模块还用于当接收到所述第一扫描输出控制信号时向所述第一混频器发送所述第一本振扫描信号；所述本振扫描模块还用于当接收到所述第二扫描输出控制信号时，将所述混频环路模块生成的所述低相噪扫频混频信号与所述第一本振扫描信号进行混频后作为所述本振扫描模块中鉴相器的鉴相源信号，并将新生成的本振扫描信号作为第二本振扫描信号发送给所述第一混频器；

所述第一混频器用于将输入所述频谱分析仪的被测信号与所述第一本振扫描信号或所述第二本振扫描信号进行混频处理，以获取连续频率的中频信号；

所述模数转换模块用于对所述中频信号进行模数转换，以获取中频数字信号；

所述数据采集控制模块用于依据所述信号扫描参数获取中频采集的参数，并将所述中频采集的参数发送给所述中频处理模块；

所述中频处理模块用于根据所述中频采集的参数，对所述中频数字信号进行连续的采集，将所采集的数据由时间轴折算成频率轴得到频率信息和频率幅度信息；

所述显示模块用于显示所述频率信息和频率幅度信息。

2.如权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，所述混频环路模块包括第一信号发生器、第二混频器、第一鉴相器、第一环路滤波器、第一振荡器、功分器、第一分频器和带通滤波电路；

所述第一振荡器用于输出所述低相噪扫频混频信号给所述功分器；

所述功分器用于将所述低相噪扫频混频信号分别发送给所述本振扫描模块和所述第二混频器；

所述第一信号发生器用于向所述第二混频器和所述带通滤波电路发送连续的混频初始信号；

所述带通滤波电路用于对所述混频初始信号进行带通滤波后发送给所述第一分频器；

所述第一分频器用于将所述混频初始信号分频后发送给所述第一鉴相器；

所述第一鉴相器分别与所述第二混频器、所述第一分频器和第一环路滤波器连接，用于将所述第二混频器和所述第一分频器的输出信号的相位差转成电压信号，以获取第一鉴相信号，并将所述第一鉴相信号发送给所述第一环路滤波器；

所述第一环路滤波器用于对所述第一鉴相信号滤波后发送给所述第一振荡器。

3.如权利要求2所述的频谱分析仪，其特征在于，所述带通滤波电路包括第一开关电路、第二开关电路和至少两个带通滤波器，所述第一开关电路连接在所述第一信号发生器与每一个所述带通滤波器之间，所述第二开关电路连接在所述第一分频器与每一个所述带通滤波器之间；所述控制器分别与所述第一开关电路和所述第二开关电路连接，所述控制器还用于依据所述信号扫描参数，通过所述第一开关电路和所述第二开关电路将至少一个所述带通滤波器连接在所述第一分频器和所述第一信号发生器之间。

4.如权利要求2所述的频谱分析仪，其特征在于，所述本振扫描模块包括第二信号发生器、第二鉴相器、第二环路滤波器、第二振荡器和混频开关电路；

所述第二信号发生器用于向所述第二鉴相器发送连续的本振扫描初始信号；

所述第二鉴相器分别与所述混频开关电路和所述第二环路滤波器连接；所述第二鉴相器用于将所述混频开关电路和所述第二信号发生器的输出信号的相位差转成电压信号，以获取第二鉴相信号，并将所述第二鉴相信号发送给所述第二环路滤波器；

所述第二环路滤波器用于对所述第二鉴相信号滤波后发送给所述第二振荡器；

所述混频开关电路与所述控制器和混频环路模块连接；所述混频开关电路用于当接收到所述第一扫描输出控制信号时，将所述第二振荡器的输出信号进行N分频后输出给所述第二鉴相器；所述混频开关电路还用于当接收到所述第二扫描输出控制信号时，将所述第二振荡器和所述混频环路模块的输出信号进行混频后输出给所述第二鉴相器。

5.如权利要求4所述的频谱分析仪，其特征在于，所述混频开关电路包括N分频器、第三开关电路、第四开关电路和第三混频器；

所述第三开关电路分别与所述控制器、所述N分频器、所述第三混频器和所述第二鉴相器连接，所述第四开关电路分别与所述控制器、所述N分频器、所述第三混频器和所述第二振荡器连接，所述第三混频器与所述混频环路模块连接；所述第三开关电路和所述第四开关电路用于响应所述第一扫描输出控制信号，将所述N分频器连接在所述第二振荡器和所述第二鉴相器之间；所述第三开关电路和所述第四开关电路还用于响应所述第二扫描输出控制信号，将所述第三混频器连接在所述第二振荡器和所述第二鉴相器之间。

6.如权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，还包括时钟模块，分别与所述本振扫描模块和所述混频环路模块连接；所述时钟模块用于向所述本振扫描模块和所述混频环路模块发送时钟信号，以用于为所述本振扫描模块和所述混频环路模块的信号发生器提供同步的时钟信号。

7.如权利要求6所述的频谱分析仪，其特征在于，所述时钟模块包括参考电路、五倍频电路、时钟分发电路和二倍频电路；

所述参考电路用于输出原始时钟参考信号；

所述五倍频电路用于将所述原始时钟参考信号的频率升至五倍频后发送给所述时钟分发电路；

所述时钟分发电路用于将升至五倍频所述原始时钟参考信号分别作为所述时钟信号发送给所述混频环路模块和所述二倍频电路；

所述二倍频电路用于将所述时钟信号升至二倍频后发送给所述本振扫描模块。

8.如权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，所述控制器包括参数计算模块、扫描控制模块和显示驱动模块；

所述扫描控制模块分别与所述本振扫描模块连接，用于向所述本振扫描模块发送所述第一扫描输出控制信号或第二扫描输出控制信号；

所述参数计算模块与所述扫描控制模块连接，用于生成信号扫描参数；

所述显示驱动模块用于驱动所述显示模块。

9.如权利要求1所述的频谱分析仪，其特征在于，所述第一预设值为30kHz。

10.一种用于频谱分析仪的信号扫描方法，其特征在于，包括：

获取频谱分析仪的信号扫描参数；所述信号扫描参数包括分辨率带宽；

根据所述信号扫描参数，确定用于本振配置的参数和用于中频采集的参数；

当分辨率带宽大于一第一预设值时，将本振扫描模块输出的第一本振扫描信号作为所述频谱分析仪的本振扫描信号，以用于所述频谱分析仪对被测信号进行快速扫描；

当分辨率带宽不大于所述第一预设值时，将混频环路模块生成的低相噪扫频混频信号与所述第一本振扫描信号进行混频后作为所述本振扫描模块中鉴相器的鉴相源信号，并将新生成的第二本振扫描信号作为所述频谱分析仪的本振扫描信号，以用于所述频谱分析仪对被测信号进行低相位噪声扫描；所述第二本振扫描信号的相位噪声小于所述第一本振扫描信号的相位噪声；

将所述被测信号与所述第一本振扫描信号或第二本振扫描信号混频后的信号进行混频处理，得到连续频率的中频信号；

对所述中频信号进行模数转换，得到中频数字信号；

根据所述用于中频采集的参数，对所述中频数字信号进行连续的采集，将所采集的数据由时间轴折算成频率轴得到频率信息和频率幅度信息，并显示所述频率信息和频率幅度信息。

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