CN205665313U - 一种简易fm信号频谱分析仪 - Google Patents

Abstract

为快速准确分析调频广播信号（FM信号）的频率特性，本实用新型提供一种基于MSP430F149单片机的测量87MHz‑108MHz频率范围内的频谱分析仪。该仪器由混频模块、本振源模块、控制模块、检波模块和显示模块等五部分组成。所述混频模块采用AD835，将输入的调频信号与本振模块产生的本振信号进行第一级混频得到中频信号，再经中频放大电路后进行第二级混频得到455KHz的信号，所述检波模块对该低频信号进行检波后加至控制模块，在控制模块内进行A/D采样并将数据存入单片机,采样数据经单片机处理后送给所述显示模块进行频谱图显示。该频谱仪能够消除低中频带来的镜像干扰，具有成本低、便携式、使用方便等优点。

Description

一种简易FM信号频谱分析仪

技术领域

本实用新型涉及测试领域，特别是涉及调频广播FM信号的频率特性测试范畴，可以用于FM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,广泛应用于教学、科研、产品研发领域。

背景技术

频谱分析在教学科研和生产实践中都有着非常广泛的应用，显示的是信号频率和功率的关系，广泛应用于电子对抗、移动通信和广播电视等领域。调频广播的频率范围为87MHZ-108MHZ,其频率特性的好坏影响了调频广播发射机整体的性能指标。因此有必要对调频广播信号进行频谱分析，从而有针对性的采用适当的措施来进行调整和改进。然而，现在市面上还没有专门的针对调频广播的频率特性的测试仪器，传统的宽带频谱分析仪虽能测试FM信号的频率特性，但结构复杂、体积庞大、价格昂贵，不适合便携式携带测试场合。目前针对调频广播信号的频谱仪有基于MSP430的FM音频频谱分析仪，其频率范围很窄，仅为30HZ-15KHZ，因此，提出一种专门针对调频广播信号频率范围的频谱分析仪有极强的工程意义和实用价值。本实用新型根据传统频谱分析仪和FM音频频谱仪的现状，在生产成本和测频范围上做出折中，提出了一种测试87MHZ-108MHZ调频广播信号的低成本、便携式的FM信号频谱分析仪。

发明内容

本实用新型提出了一种测量FM信号的频谱分析仪，能对87MHZ-108MHZ的调频广播信号进行频谱分析。能对FM信号的失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数进行测量和分析,并在TFT液晶显示屏上显示幅频特性曲线。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：包括混频模块、本振源模块、控制模块、检波模块和显示模块等五部分。所述混频模块分别与本振模块、检波模块连接；所述控制模块分别与本振模块、显示模块和检波模块连接。该装置能快速准确的测出扫频信号（调频广播信号）的频谱特性，并以频谱图的形式直观的在TFT屏上显示出来。

进一步，本实用新型所述混频模块输入频率范围87MHz-108MHz的调频广播信号，混频模块包括第一混频和第二混频，第一混频将输入信号和本机振荡信号进行混频，产生差频信号与和频信号，得到频率为10.7MHz的信号，用10.7MHz的陶瓷滤波器滤波后作为中频放大器的输入信号，再用固定增益放大器放大信号中频信号，该中频信号与10.245MHz的晶振第二混频得到455KHZ的低频信号，再经455KHz的陶瓷滤波器滤波，将信号送入检波器。

进一步，本实用新型所述本振模块通过控制ADF4351的三个控制位，使输出信号(由振荡器产生)能够自动跟踪输入参考信号，使它们在频率和相位上保持同步。当锁相环未进入锁定时，其输出频率和相位均与输入参考信号不同步，一旦进入锁定状态后，其输出频率与相位就会与输入参考信号相同（或者有一个固定的相位差）。

进一步，本实用新型所述控制模块采用以低功耗单片机MSP430F149为核心的单片机模块。

进一步，本实用新型所述显示模块采用高速度、高亮度、高对比度TFT液晶显示屏，显示87MHZ-108MHZ频率范围调频广播信号的频谱。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型系统组成框图。

图2是本实用新型系统原理示意图。

具体实施方式

本实用新型提出了一种测量FM信号的频谱分析仪，能对87MHZ-108MHZ频率范围内的调频广播信号进行频谱分析。解决了传统的宽带频谱分析仪虽能测试FM信号的频率特性，但结构复杂、体积庞大、价格昂贵，不适合便携式携带测试场合。而传统便携式频率范围很窄，仅为30HZ-15KHZ。

所述简易FM信号频谱分析仪如图1所示，包括混频模块、本振模块、控制模块、检波模块和显示模块等五部分。所述混频模块分别与检波模块、本振模块连接；所述控制器器模块，分别与显示模块、本振模块连接；所述检波模块分别于混频模块、控制模块相连。

所述混频模块包括第一混频和第二混频两级混频，如图2所示，第一混频将滤波后的输入信号（87MHZ-108MHZ）和本机振荡信号(97.7MHZ-118.7MHZ)进行混频，产生差频信号与和频信号，得到差频为10.7MHz的中频信号，用10.7MHz的陶瓷滤波器滤波后作为中频放大器的输入信号，再用固定增益放大器放大中频信号，该中频信号与10.245MHz的晶振进行第二混频得到差频为455KHZ的低频信号，混频后经455KHz的陶瓷滤波器滤波，将信号送入包络检波。包络检波的输出送入单片机内进行A/D转换，输出锯齿波，显示频谱图。

所述本振模块采用大规模集成VCO带宽频率合成器ADF4351芯片，利用锁相环（PLL）技术，使输出频率与相位与输入参考信号相同（或者有一个固定的相位差）。

所述控制模块控制本振，使输出信号能够自动跟踪输入参考信号，当锁相环进入锁定状态时，输出信号的频率与相位与输入参考信号相同或保持固定的相位差。本振信号经过滤波，幅度有效值较小，不能达到混频器的输入要求，为了实现混频，必须使信号放大，本实用新型采用自动增益放大器将输出信号稳定到2v左右，进入混频器与输入信号混频。控制模块采用以低功耗单片机MSP430F149为核心的单片机模块。

所述显示模块采用高亮度、高对比度TFT液晶显示屏，分辨率达到800×480，刷新速度86帧每秒。

Claims (2)

1.一种简易FM信号频谱分析仪，其特征在于，包括混频模块、本振模块、控制模块、检波模块和显示模块；所述混频模块分别与本振模块、检波模块连接；所述控制模块分别与本振模块、显示模块和检波模块连接；该FM信号频谱分析仪能快速准确的测出扫频信号即调频广播信号的频谱特性，并以频谱图的形式直观的在TFT屏上显示出来。

2.根据权利要求1所述的一种简易FM信号频谱分析仪，其特征在于所述混频模块输入频率范围87MHz-108MHz的调频广播信号。

3. 根据权利要求1所述的一种简易FM信号频谱分析仪，其特征在于所述混频模块包括第一级混频、中频放大和第二级混频，混频采用AD835芯片、中频放大采用AD603芯片。

4. 根据权利要求1所述的一种简易FM信号频谱分析仪，其特征在于所述控制模块采用以低功耗单片机MSP430F149为核心的单片机模块。

5. 根据权利要求1所述的一种简易FM信号频谱分析仪，其特征在于所述本振模块采用大规模集成VCO带宽频率合成器ADF4351芯片，利用锁相环（PLL）技术，使输出频率与相位与输入参考信号相同或者有一个固定的相位差。

6. 根据权利要求1所述的一种简易FM信号频谱分析仪，其特征在于所述显示模块采用高速度、高亮度、高对比度TFT液晶显示屏，显示87MHZ-108MHZ频率范围调频广播信号的频谱。