CN202153238U - 基于两次变频技术的数字化频谱仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于两次变频技术的数字化频谱仪，包括射频模块、控制中频模块、LCD显示模块，电源模块，射频模块包括接收通道、跟踪源；控制中频模块包括数字中频处理模块、数据处理模块、控制系统。本实用新型是一种在两次变频技术基础上，基于DSP系统的数字中频处理，并带有跟踪源的新型电子测量仪器。

Description

基于两次变频技术的数字化频谱仪
技术领域
本实用新型涉及频谱分析仪领域，具体为一种基于两次变频技术的数字化频谱仪。
背景技术
频谱分析仪是微波测量中必不可少的测量仪器之一，它能对信号的谐波分量，交调，噪声边带等进行直观的测量和分析，因此广泛应用于各种测试领域。目前，频谱仪的实现方式主要还是超外差式频谱仪，为了更好的抑制镜像频率，频谱仪主要采用三次变频技术，产生主中频，送模拟中频处理或者数字中频处理，实现不同的分辨带宽再送到显示屏幕。三次变频技术实施方案比较复杂，为了抑制每次混频的杂散，增加了相关电路设计难度和成本，总的来说当前频谱仪设计成本偏高，产品体积较大。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于两次变频技术的数字化频谱仪，以解决现有技术中三次变频的频谱仪电路设计复杂，成本较高的问题。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
基于两次变频技术的数字化频谱仪，包括射频模块、控制中频模块、由LCD液晶显示屏构成的LCD显示模块，以及供电的电源模块，其特征在于：所述射频模块包括接收通道、与接收通道同步输出的跟踪源；所述接收通道包括第一本振扫频源、第一混频器、第二本振源、第二混频器、抗混叠滤波器，被测信号依次经过衰减器、带通滤波器后输入至所述第一混频器的射频输入端，所述第一本振扫频源产生的扫频信号经过放大器放大后输入至第一混频器与所述被测信号混频后产生第一中频信号，所述第一中频信号依次经过滤波器、放大器放大后输入至第二混频器的射频输入端，所述第二本振源的本振信号经过放大器放大后输入至第二混频器与所述第一中频信号混频后产生第二中频信号，所述第二中频信号经过抗混叠滤波器后输入至控制中频模块；
所述跟踪源模块包括跟踪本振源、稳幅电路、跟踪源混频器、耦合器，所述跟踪本振源产生固定点频信号，所述固定点频信号经过稳幅电路后输入至跟踪源混频器的射频输入端，所述接收通道中第一本振扫频源产生的扫频信号经过放大器放大后同步输入至跟踪源混频器与所述固定点频信号混频后产生跟踪信号，所述跟踪信号经过耦合器分成两路，一路跟踪信号输出至所述稳幅电路构成闭环稳幅，另一路跟踪信号经过衰减器后输出；
所述控制中频模块包括基于FPGA的数字中频处理模块、基于DSP的数据处理模块、基于ARM的控制系统，经过抗混叠滤波器的第二中频信号输入至所述数字中频处理模块进行同步处理得到中频数据，所述中频数据输入至所述数据处理模块进行数据处理，数据处理后的中频数据输入至所述控制系统，通过控制系统输入至LCD显示模块显示。
所述的基于两次变频技术的数字化频谱仪，其特征在于：所述稳幅电路包括检波器、放大器、衰减器和滤波器，所述跟踪本振源产生的固定点频信号依次经过衰减器、滤波器后输入至跟踪源混频器的射频输入端，所述经过耦合器后的一路跟踪信号输出至稳幅电路中的检波器，经过所述检波器检波后产生检波电压，所述检波电压经过放大器后输入至衰减器构成闭环稳幅。
所述的基于两次变频技术的数字化频谱仪，其特征在于：所述第二中频信号频率为31.25MHz。
所述的基于两次变频技术的数字化频谱仪，其特征在于：所述LCD显示模块显示中频数据相应的波形。
本实用新型中，被测信号与第一本振扫频源混频后产生第一中频信号，送到第二混频器与第二本振源固定点频混频，产生固定第二中频信号，第二中频信号频率为31.25MHz。第二中频信号送到数字中频处理模块进行采样，经过数据处理模块处理通过控制系统送LCD屏幕显示。
本实用新型具有1G频率范围，是一种在两次变频技术基础上，基于DSP系统的数字中频处理，并带有跟踪源的新型电子测量仪器。本实用新型体积小、电路简单、易于生产、制造成本低。
本实用新型的优点以及效果是：
1、频谱分析采用二次变频，降低技术难度，电路简单、制造成本低。
2、全数字化中频处理，采用DSP处理数据，运算更灵活，速度更快，指标更优异。
3、跟踪源与接收通道共用一个扫频本振，简化了电路设计，降低仪器造价。
附图说明
图1为本实用新型原理框图。
图2为本实用新型中接收通道原理图。
图3为本实用新型跟踪源原理图。
具体实施方式
如图1-图3所示。基于两次变频技术的数字化频谱仪，包括射频模块、控制中频模块、由LCD液晶显示屏构成的LCD显示模块，以及供电的电源模块，射频模块包括接收通道、与接收通道同步输出的跟踪源；接收通道包括第一本振扫频源、第一混频器、第二本振源、第二混频器、抗混叠滤波器，被测信号依次经过衰减器、带通滤波器后输入至第一混频器的射频输入端，第一本振扫频源产生的扫频信号经过放大器放大后输入至第一混频器与被测信号混频后产生第一中频信号，第一中频信号依次经过滤波器、放大器放大后输入至第二混频器的射频输入端，第二本振源的本振信号经过放大器放大后输入至第二混频器与第一中频信号混频后产生第二中频信号，第二中频信号经过抗混叠滤波器后输入至控制中频模块；
跟踪源模块包括跟踪本振源、稳幅电路、跟踪源混频器、耦合器，跟踪本振源产生固定点频信号，固定点频信号经过稳幅电路后输入至跟踪源混频器的射频输入端，接收通道中第一本振扫频源产生的扫频信号经过放大器放大后同步输入至跟踪源混频器与固定点频信号混频后产生跟踪信号，跟踪信号经过耦合器分成两路，一路跟踪信号输出至稳幅电路构成闭环稳幅，另一路跟踪信号经过衰减器后输出；
控制中频模块包括基于FPGA的数字中频处理模块、基于DSP的数据处理模块、基于ARM的控制系统，经过抗混叠滤波器的第二中频信号输入至数字中频处理模块进行同步处理得到中频数据，中频数据输入至数据处理模块进行数据处理，数据处理后的中频数据输入至控制系统，通过控制系统输入至LCD显示模块显示。
稳幅电路包括检波器、放大器、衰减器和滤波器，跟踪本振源产生的固定点频信号依次经过衰减器、滤波器后输入至跟踪源混频器的射频输入端，经过耦合器后的一路跟踪信号输出至稳幅电路中的检波器，经过检波器检波后产生检波电压述检波电压经过放大器后输入至衰减器构成闭环稳幅。
第二中频信号频率为31.25MHz。LCD显示模块显示中频数据相应的波形。
本实用新型的频谱仪主要包含射频模块、控制中频模块， LCD显示模块以及电源模块四个部分。射频模块主要是由接收通道部分以及跟踪源部分组成。
如图1所示。整机控制平台采用ARM控制系统，对整机各个模块进行控制。中频信号31.25MHz经过数字中频变换后，将数据送到基于DSP的数据处理模块进行处理，然后再送到ARM系统进行图像显示。整机总共为四个部分，体积小，易于安装。
如图2所示。被测信号与第一本振扫频源产生的扫频信号送第一混频器，产生第一中频信号，第一中频信号进过带通滤波器滤除杂波，与第二本振源产生的固定频率信号送第二混频器进行混频，产生第二中频信号31.25MHz，第二中频信号经过抗混叠滤波器，输入到数字中频处理模块。
如图3所示。跟踪本振源产生固定点频信号，经过稳幅电路作为跟踪源混频器的射频输入端信号与第一本振扫频源在跟踪源混频器中混频。混频后信号送耦合器分为两路，主路输出，产生与输入信号相等的跟踪源信号；耦合路送到稳幅电路中的检波器检波，产生的检波电压用来稳定输出跟踪源信号的幅度。

Claims (4)

1.基于两次变频技术的数字化频谱仪，包括射频模块、控制中频模块、由LCD液晶显示屏构成的LCD显示模块，以及供电的电源模块，其特征在于：所述射频模块包括接收通道、与接收通道同步输出的跟踪源；所述接收通道包括第一本振扫频源、第一混频器、第二本振源、第二混频器、抗混叠滤波器，被测信号依次经过衰减器、带通滤波器后输入至所述第一混频器的射频输入端，所述第一本振扫频源产生的扫频信号经过放大器放大后输入至第一混频器与所述被测信号混频后产生第一中频信号，所述第一中频信号依次经过滤波器、放大器放大后输入至第二混频器的射频输入端，所述第二本振源的本振信号经过放大器放大后输入至第二混频器与所述第一中频信号混频后产生第二中频信号，所述第二中频信号经过抗混叠滤波器后输入至控制中频模块；
所述跟踪源模块包括跟踪本振源、稳幅电路、跟踪源混频器、耦合器，所述跟踪本振源产生固定点频信号，所述固定点频信号经过稳幅电路后输入至跟踪源混频器的射频输入端，所述接收通道中第一本振扫频源产生的扫频信号经过放大器放大后同步输入至跟踪源混频器与所述固定点频信号混频后产生跟踪信号，所述跟踪信号经过耦合器分成两路，一路跟踪信号输出至所述稳幅电路构成闭环稳幅，另一路跟踪信号经过衰减器后输出；
所述控制中频模块包括基于FPGA的数字中频处理模块、基于DSP的数据处理模块、基于ARM的控制系统，经过抗混叠滤波器的第二中频信号输入至所述数字中频处理模块进行同步处理得到中频数据，所述中频数据输入至所述数据处理模块进行数据处理，数据处理后的中频数据输入至所述控制系统，通过控制系统输入至LCD显示模块显示。
2.根据权利要求1所述的基于两次变频技术的数字化频谱仪，其特征在于：所述稳幅电路包括检波器、放大器、衰减器和滤波器，所述跟踪本振源产生的固定点频信号依次经过衰减器、滤波器后输入至跟踪源混频器的射频输入端，所述经过耦合器后的一路跟踪信号输出至稳幅电路中的检波器，经过所述检波器检波后产生检波电压，所述检波电压经过放大器后输入至衰减器构成闭环稳幅。
3.根据权利要求1所述的基于两次变频技术的数字化频谱仪，其特征在于：所述第二中频信号频率为31.25MHz。
4.根据权利要求1所述的基于两次变频技术的数字化频谱仪，其特征在于：所述LCD显示模块显示中频数据相应的波形。
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