CN206975114U - 一种频谱仪消除本振馈通的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种频谱仪消除本振馈通的系统，其中，所述消除本振馈通的系统包括：输入通道、三级混频模块、通路切换模块、模数转换器和数字处理模块。在设置的扫频带宽的起始频率大于频率阈值时，频谱仪输入信号采用传统的三级混频后进行模数转换和数字处理；在设置的扫频带宽的终止频率小于频率阈值时，模数转换器直接对频谱仪输入信号进行处理；而在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，将上述两种方式结合，达到消除本振馈通的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及频谱仪领域，具体涉及一种频谱仪及其消除本振馈通的系统。
背景技术
频谱分析仪是频谱测量中一种常见的仪器，可以测量未知信号的频率和幅度。常用的频谱分析仪采用超外差式结构，3级混频架构，将频率范围较宽的输入信号变成较低频率的中频信号，然后被ADC采样，ADC将采样信号输出给数字芯片进行处理，进而数字芯片将处理后的采样信号显示在频谱上。
常规的频谱分析仪采用超外差式变频结构，因为混频器有限的隔离度，本振会耦合到中频通路，输入信号FRf，本振FLO1和中频Fif,(中频通常为一定) 的关系如下,FLO1＝FRf+Fif，当输入的信号频率很低，比如(9K)，FLO1的频率接近Fif,FLO1耦合到中频后由于中频滤波器对其抑制很小，因此本振信号就被当成信号送到检波器显示出来，表现为零频附近有很大的信号我们称之为本振馈通，在显示屏上会看到零频有一根功率很高的直线。由于本振信号的相噪的影响，靠近零频的显示噪声电平会增加，引起该频段的灵敏度降低，并且限制了整个链路的增益，链路增益过大，零频信号还会导致ADC溢出，降低了系统测量的动态范围。
现有技术采用本振抵消法，通过将第一本振耦合一部分出来，然后经过180 度移相后再耦合到第一中频，减小本振泄露。由于第一混频是高中频，所以本振频率通常较高，相位控制也比较难一次到位，所以通常需要多次试验才能成功。尽量选用本振端口到中频端口的隔离较大的混频器，将增益调到合适的值，使得ADC不溢出。这种方法，不用特殊的电路做处理，但是频谱仪的噪底或者动态性能无法提升。
因此，现有技术有待改进和提高。
实用新型内容
本申请提供一种频谱仪及其消除本振馈通的系统，以消除本振馈通。
根据本实用新型的第一方面，本实用新型提供一种频谱仪消除本振馈通的系统，包括：输入通道、三级混频模块、通路切换模块、模数转换器和数字处理模块；
输入通道输入频谱仪输入信号；通路切换模块在设置的扫频带宽的终止频率小于频率阈值时，将输入通道切换到与模数转换器的输入端连接导通；通路切换模块在设置的扫频带宽的起始频率大于频率阈值时，将输入通道切换到通过三级混频模块与模数转换器的输入端连接导通；通路切换模块在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内先将输入通道切换到与模数转换器的输入端连接导通，再将输入通道切换到通过三级混频模块与模数转换器的输入端连接导通；三级混频模块将接收到的频谱仪输入信号与内置的第一本振输出的信号混频，得到固定的第一中频信号，将所述第一中频信号与内置的第二本振输出的信号混频，以降低第一中频信号得到第二中频信号，将所述第二中频信号与内置的第三本振输出的信号混频，以降低第二中频信号得到第三中频信号；数字处理模块对模数转换器输出的信号进行数字下变频处理。
所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其中，所述系统还包括：衰减器、低通滤波器和滤波放大模块；衰减器和低通滤波器串联在输入通道与三级混频模块之间；滤波放大模块串联在三级混频模块与模数转换器之间。
所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其中，所述数字处理模块包括：
第一数字下变频器，用于在所述起始频率大于频率阈值时，将自身内置的数字频率合成器输出的数字DDS信号与模数转换器输出的信号混频得到零频信号，每改变一次第一本振输出的信号的频率则采集一个数据并存入数据桶；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内待第二数字下变频器的数字DDS信号的频率变化到频率阈值后，将自身内置的数字频率合成器输出的数字DDS信号与模数转换器输出的信号混频得到零频信号，每改变一次第一本振输出的信号的频率则采集一个数据并存入数据桶；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，第一数字下变频器采集的一个数据和第二数字下变频器采集的一个数据以一个数据桶存放起来；
第二数字下变频器，用于在所述终止频率小于频率阈值时，通过将自身内置的数字频率合成器输出的数字DDS信号的频率从最低频率变化到频率阈值，并与模数转换器输出的信号混频后变到零频，对应的数据存入数据桶；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内通过将自身内置的数字频率合成器输出的数字DDS信号的频率从起始频率变化到频率阈值，并与模数转换器输出的信号混频后变到零频，对应的数据存入数据桶；
数字滤波器；
数字检波器，用于在数据桶的数据满了之后对数据桶的数据进行检波；
第一数字下变频器的输入端和第二数字下变频器的输入端均连接模数转换器的输出端，第一数字下变频器的输出端和第二数字下变频器的输出端均通过数字滤波器连接数字检波器。
所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其中，所述通路切换模块包括：
第一开关；
第二开关；
第一开关的输入端连接低通滤波器的输出端，第一开关的第一输出端连接三级混频模块的输入端，三级混频模块的输出端连接第二开关的第一输入端，第一开关的第二输出端连接第二开关的第二输入端，第二开关的输出端连接滤波放大模块的输入端；第一开关的控制端和第二开关的控制端均连接处理单元；
处理单元，用于根据用户设置的扫频带宽的起始频率和终止频率，在终止频率小于频率阈值时，将第一开关的输入端和第二输出端导通、第二开关的第二输入端和输出端导通；在所述起始频率大于频率阈值时，将第一开关的输入端和第一输出端导通、第二开关的第一输入端和输出端导通；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内先将第一开关的输入端和第二输出端导通、第二开关的第二输入端和输出端导通，在第二数字下变频器的数字DDS信号的频率变化到频率阈值后，将第一开关的输入端和第一输出端导通、第二开关的第一输入端和输出端导通。
所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其中，所述三级混频模块包括：
第一本振；
第一混频器，用于将接收到的频谱仪输入信号与第一本振输出的信号混频，得到固定的第一中频信号；
第一中频放大器，用于对所述第一中频信号进行放大；
第一中频带通滤波器，用于滤除第一本振输出的信号及其谐波，以及第一混频器的多次混频产物；
第二本振；
第二混频器，将所述第一中频信号与第二本振输出的信号混频，以降低第一中频信号得到第二中频信号；
第二中频放大器，用于对所述第二中频信号进行放大；
第二中频带通滤波器，用于滤除第二本振输出的信号及其谐波，以及第一混频器、第二混频器的多次混频产物；
第三本振；
第三混频器，将所述第二中频信号与第三本振输出的信号混频，以降低第二中频信号得到第三中频信号；
第一混频器的第一输入端为三级混频模块的输入端，连接第一开关的第一输出端；第一混频器的第二输入端连接第一本振；第一混频器的输出端通过第一中频放大器连接第一中频带通滤波器的输入端，第一中频带通滤波器的输出端连接第二混频器的第一输入端，第二混频器的第二输入端连接第二本振，第二混频器的输出端通过第二中频放大器连接第二中频带通滤波器的输入端，第二中频带通滤波器的输出端连接第三混频器的第一输入端，第三混频器的第二输入端连接第三本振；第三混频器的输出端为三级混频模块的输出端，连接第二开关的第一输入端。
所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其中，所述滤波放大模块包括：
第三中频放大器，用于对接收的信号进行放大；
第三中频带通滤波器，用于进行抗混叠滤波；
第三中频放大器的输入端为滤波放大模块的输入端，连接第二开关的输出端，第三中频放大器的输出端通过第三中频带通滤波器连接模数转换器。
所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其中，所述系统还包括显示设备，数字处理模块的输出端通过处理单元连接显示设备；所述处理单元包括单片机或中央处理器；所述单片机或中央处理器用于将数字检波器检波出来的数据在显示设备上显示；根据用户设置的扫频带宽的起始频率和终止频率，在终止频率小于频率阈值时，将第一开关的输入端和第二输出端导通、第二开关的第二输入端和输出端导通；在所述起始频率大于频率阈值时，将第一开关的输入端和第一输出端导通、第二开关的第一输入端和输出端导通；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内先将第一开关的输入端和第二输出端导通、第二开关的第二输入端和输出端导通，在第二数字下变频器的数字DDS信号的频率变化到频率阈值后，将第一开关的输入端和第一输出端导通、第二开关的第一输入端和输出端导通。
所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其中，所述频率阈值为10MHz，所述最低频率为9KHz，数字处理模块为现场可编程门阵列或数字芯片。
根据本实用新型的第二方面，本实用新型提供一种频谱仪，其中，包括如上所述的消除本振馈通的系统。
所述的频谱仪，其中，所述频谱仪为采用超外差式变频结构的频谱分析仪。
实用新型的有益效果：本实用新型提供的频谱仪及其消除本振馈通的系统，其中，所述消除本振馈通的系统包括：输入通道、三级混频模块、通路切换模块、模数转换器和数字处理模块。在设置的扫频带宽的起始频率大于频率阈值时，频谱仪输入信号采用传统的三级混频后进行模数转换和数字处理；在设置的扫频带宽的终止频率小于频率阈值时，模数转换器直接对频谱仪输入信号进行处理；而在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，将上述两种方式结合，达到消除本振馈通的目的。
附图说明
图1为本实用新型提供的频谱仪消除本振馈通的系统的结构框图；
图2为本实用新型提供的频谱仪消除本振馈通的系统中，通路切换模块、三级混频模块和滤波放大模块的结构框图；
图3为本实用新型提供的频谱仪消除本振馈通的系统中，数字处理模块的结构框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型提供一种频谱仪，其包括消除本振馈通的系统，本实施例中，频谱仪优选为采用超外差式变频结构的频谱分析仪。请参阅图1，所述消除本振馈通的系统包括：输入通道、衰减器10、低通滤波器20、三级混频模块40、滤波放大模块50、通路切换模块30、模数转换器60、数字处理模块70和显示设备80。
输入通道输入频谱仪输入信号；通路切换模块30在设置的扫频带宽的终止频率小于频率阈值时，将输入通道切换到与模数转换器60的输入端连接导通；通路切换模块30在设置的扫频带宽的起始频率大于频率阈值时，将输入通道切换到通过三级混频模块40与模数转换器60的输入端连接导通；通路切换模块30在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内先将输入通道切换到与模数转换器60的输入端连接导通，再将输入通道切换到通过三级混频模块40与模数转换器60的输入端连接导通；三级混频模块40将接收到的频谱仪输入信号与内置的第一本振输出的信号混频，得到固定的第一中频信号，将所述第一中频信号与内置的第二本振输出的信号混频，以降低第一中频信号得到第二中频信号，将所述第二中频信号与内置的第三本振输出的信号混频，以降低第二中频信号得到第三中频信号；模数转换器60对三级混频模块40输出的信号和输入通道的信号进行模数转换；数字处理模块70对模数转换器60输出的信号进行数字下变频处理，进而通过显示设备80显示出来。由于对输入到频谱仪的频谱仪输入信号在扫描时按扫描频率高低分成两部分，相对较高的扫描频率部分采用传统的三级混频，相对较低的扫描频率部分直接采样处理，达到消除本振馈通的目的，且使用的数据处理方式能很好的和现有的数据处理方式结合在一起。
所述系统还可以包括带宽设置模块，用于根据用户的设置指令，设置频谱仪的扫频带宽。
换而言之，衰减器10，用于让频谱仪输入信号的输入功率可以有一定的动态范围，不会导致后级的器件饱和。
三级混频模块40，用于将接收到的频谱仪输入信号与内置的第一本振输出的信号混频，得到固定的第一中频信号，将所述第一中频信号与内置的第二本振输出的信号混频，以降低第一中频信号得到第二中频信号，将所述第二中频信号与内置的第三本振输出的信号混频，以降低第二中频信号得到第三中频信号。
通路切换模块30，用于在设置的扫频带宽的终止频率小于频率阈值时，将输入通道切换到与模数转换器60的输入端连接导通；在设置的扫频带宽的起始频率大于频率阈值时，将输入通道切换到通过三级混频模块40与模数转换器60 的输入端连接导通；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内先将输入通道切换到与模数转换器60的输入端连接导通，再将输入通道切换到通过三级混频模块40与模数转换器60的输入端连接导通。频率阈值可根据需要进行设置，可在8MHz至12MHz之间选取，优选为 10MHz。
滤波放大模块50，用于对输入的信号进行放大和滤波。
模数转换器60，用于低通采样。
数字处理模块70，用于对模数转换器输出的信号进行数字下变频处理。
显示设备80，用于显示数字处理模块70输出的信号，优选为显示器。
衰减器10和低通滤波器20串联在输入通道与三级混频模块40之间，即输入通道通过衰减器10连接低通滤波器20的输入端，低通滤波器20的输出端通过通路切换模块30连接三级混频模块40的输入端和滤波放大模块50的输入端；三级混频模块40的输出端连接滤波放大模块50的输入端。滤波放大模块50的输出端通过模数转换器60连接数字处理模块70的输入端，数字处理模块70的输出端连接显示设备80。
进一步的，请参阅图2和图3，数字处理模块70优选为现场可编程门阵列 (FPGA)或数字芯片。数字处理模块70包括：第一数字下变频器710、第二数字下变频器720、数字滤波器730和数字检波器740。第一数字下变频器710 的输入端和第二数字下变频器720的输入端均连接模数转换器60的输出端，第一数字下变频器710的输出端和第二数字下变频器720的输出端均通过数字滤波器730连接数字检波器740。
第一数字下变频器710，用于在所述起始频率大于频率阈值时，将自身内置的数字频率合成器输出的数字DDS信号与模数转换器输出的信号混频得到零频信号，每改变一次第一本振输出的信号的频率则采集一个数据并存入数据桶；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内待第二数字下变频器的数字DDS信号的频率变化到频率阈值后，将自身内置的数字频率合成器输出的数字DDS信号与模数转换器输出的信号混频得到零频信号，每改变一次第一本振输出的信号的频率则采集一个数据并存入数据桶；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，第一数字下变频器采集的一个数据和第二数字下变频器采集的一个数据以一个数据桶存放起来。
第二数字下变频器720，用于在所述终止频率小于频率阈值时，通过将自身内置的数字频率合成器输出的数字DDS信号的频率从最低频率变化到频率阈值，并与模数转换器输出的信号混频后变到零频，对应的数据存入数据桶；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内通过将自身内置的数字频率合成器输出的数字DDS信号的频率从起始频率变化到频率阈值，并与模数转换器输出的信号混频后变到零频，对应的数据存入数据桶。
数字检波器740，用于在数据桶的数据满了之后对数据桶的数据进行检波。
通路切换模块30包括：第一开关310、第二开关320和处理单元(图中未示出)。第一开关310和第二开关320均为射频开关。
第一开关310的输入端(第一管脚)a1连接低通滤波器20的输出端，第一开关310的第一输出端(第二管脚)a2连接三级混频模块40的输入端，三级混频模块40的输出端连接第二开关320的第一输入端(第一管脚)b1，第一开关310的第二输出端(第三管脚)a3连接第二开关320的第二输入端(第二管脚)b2，第二开关320的输出端(第三管脚)b3连接滤波放大模块50的输入端；第一开关310的控制端和第二开关320的控制端均连接处理单元。第一开关310和第二开关320的输入、输出端为表征信号通过开关时的流向，并不一定具备输入输出能力。
处理单元，用于根据用户设置的扫频带宽的起始频率和终止频率，在终止频率小于频率阈值时，将第一开关310的输入端a1和第二输出端a3导通、第二开关320的第二输入端b2和输出端b3导通；在所述起始频率大于频率阈值时，将第一开关310的输入端a1和第一输出端a2导通、第二开关320的第一输入端b1和输出端b3导通；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内先将第一开关310的输入端a1和第二输出端a3导通、第二开关320的第二输入端b2和输出端b3导通，在第二数字下变频器的数字DDS信号的频率变化到频率阈值后，将第一开关310的输入端a1 和第一输出端a2导通、第二开关320的第一输入端b1和输出端b3导通。
三级混频模块40包括：第一本振481、第一混频器410、第一中频放大器 420、第一中频带通滤波器430、第二本振482、第二混频器440、第二中频放大器450、第二中频带通滤波器460、第三本振483和第三混频器470。第一混频器410的第一输入端为三级混频模块40的输入端，连接第一开关310的第一输出端；第一混频器410的第二输入端连接第一本振481；第一混频器410 的输出端通过第一中频放大器420连接第一中频带通滤波器430的输入端，第一中频带通滤波器430的输出端连接第二混频器440的第一输入端，第二混频器440的第二输入端连接第二本振482，第二混频器440的输出端通过第二中频放大器450连接第二中频带通滤波器460的输入端，第二中频带通滤波器460 的输出端连接第三混频器470的第一输入端，第三混频器470的第二输入端连接第三本振483；第三混频器470的输出端为三级混频模块40的输出端，连接第二开关320的第一输入端。
第一混频器410，用于将接收到的频谱仪输入信号与第一本振输出的信号混频，得到固定的第一中频信号。
第一中频放大器420，用于对所述第一中频信号进行放大。
第一中频带通滤波器430，用于滤除第一本振输出的信号及其谐波，以及第一混频器的多次(M*N次)混频产物。
第二混频器440，将所述第一中频信号与第二本振输出的信号混频，以降低第一中频信号得到第二中频信号。
第二中频放大器450，用于对所述第二中频信号进行放大。
第二中频带通滤波器460，用于滤除第二本振输出的信号及其谐波，以及第一混频器、第二混频器的多次混频产物。
第三混频器470，将所述第二中频信号与第三本振输出的信号混频，以降低第二中频信号得到第三中频信号。
滤波放大模块50包括：第三中频放大器510和第三中频带通滤波器520。第三中频放大器510的输入端为滤波放大模块50的输入端，连接第二开关320 的输出端，第三中频放大器510的输出端通过第三中频带通滤波器520连接模数转换器60。
第三中频放大器510，用于对接收的信号进行放大。
第三中频带通滤波器520，用于进行抗混叠滤波，防止无用信号被ADC(模数转换器60)采集。
数字处理模块70的输出端通过处理单元连接显示设备80；所述处理单元包括单片机或中央处理器；所述单片机或中央处理器用于将数字检波器检波出来的数据在显示设备上显示；根据用户设置的扫频带宽的起始频率和终止频率，在终止频率小于频率阈值时，将第一开关的输入端和第二输出端导通、第二开关的第二输入端和输出端导通；在所述起始频率大于频率阈值时，将第一开关的输入端和第一输出端导通、第二开关的第一输入端和输出端导通；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内先将第一开关的输入端和第二输出端导通、第二开关的第二输入端和输出端导通，在第二数字下变频器的数字DDS信号的频率变化到频率阈值后，将第一开关的输入端和第一输出端导通、第二开关的第一输入端和输出端导通。
由此可知，本实用新型提供的系统，用户通过设置频谱仪的起始频率和终止频率，显示设备的屏幕上每一次刷新，都会启动一次数据采集。
当用户设置的起始频率>10MHz时，开关切向三级变频通道，通过不断的改变第一本振输出的信号的频率，将信号变频至固定的第3中频，让后经过ADC 采样，通过第一数字下变频器将信号变频到0频，每改变一次第一本振输出的信号的频率，即采集到一个数据，存入数据桶，数据桶满，即进行检波，然后将数据送至显示设备显示。当然，起始频率等于10MHz时，也可按此方式进行采样。换而言之，当用户设置的起始频率大于10MHz时，采用常用的链路架构，使用三级混频，通过不断的改变第一本振(VCO1)481的频率，将信号最后变频到固定的较低中频，然后经过抗混叠滤波器520后，进入模数转换器(ADC)60 进行采样；再经过固定的第一数字下变频器710，混频到零频，经数字滤波器 730滤波，数字检波器740检波后，将检波的数据送给中央处理器做处理，最后通过显示设备80显示在屏上。
当用户设置的终止频率<频率阀值10MHz时，开关切向直接采样通道，频谱仪输入信号直接被ADC采样。由于是低通采样，将采样后的信号经第二数字下变频器混频，数字DDS信号以一定的频率间隔从9KHz变化到10MHz，将采样后的信号变到零频，数字滤波等。屏幕上的显示点对应到数据采集会有相应个数的数据桶，当数据桶的数据满了以后，就会将对应的数据桶的数据检波出来送给屏幕显示，数字DDS信号每次从9KHz变化到10MHz，即对应采集到一个数据存储到数据桶中。当然，终止频率等于10MHz时，也可按此方式进行采样。换而言之，当用户设置的终止频率低于10MHz时，将开关310、320切换，信号经过抗混叠滤波，放大后，直接被ADC低通采样，通过不断改变第二数字下变频器720的本振频率，使得范围为9K-10M被采样的信号，混频后变到零频；再经过数字滤波、检波后，将检波的数据送给中央处理器做处理，最后通过显示设备80显示在屏上。
当用户设置的起始频率<频率阀值10MHz，且终止频率>10M时，一次采集流程，先切换到直接采样通道，第二数字下变频器以一定的频率间隔从起始频率变化到10MHz,将采样后的信号变化到零频，数据存入响应的数据桶，然后切换到三级混频通道，通过不断的改变第一本振输出的信号的频率，将信号变频至固定的第3中频，让后经过ADC采样，通过第一数字下变频器将信号变频到0 频，每改变一次第一本振输出的信号的频率，即采集到一个数据，存入数据桶。这两次采集的数据，会以一个数据桶存放起来，当数据桶的数据满了以后，就会检波显示出来。
本实用新型采用相对简单的硬件电路，将扫频带宽中高于10MHz频率的扫描信号和低于10MHz频率的扫描信号分开处理，将低于10MHz频率的扫描信号直接采样后，没有经过混频结构，因此几乎不会存在本振馈通，很好了解决低频段灵敏度降低的问题，达到消除本振馈通的目的。
以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (10)
1.一种频谱仪消除本振馈通的系统,其特征在于，包括：输入通道、三级混频模块、通路切换模块、模数转换器和数字处理模块；
输入通道输入频谱仪输入信号；通路切换模块在设置的扫频带宽的终止频率小于频率阈值时，将输入通道切换到与模数转换器的输入端连接导通；通路切换模块在设置的扫频带宽的起始频率大于频率阈值时，将输入通道切换到通过三级混频模块与模数转换器的输入端连接导通；通路切换模块在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内先将输入通道切换到与模数转换器的输入端连接导通，再将输入通道切换到通过三级混频模块与模数转换器的输入端连接导通；三级混频模块将接收到的频谱仪输入信号与内置的第一本振输出的信号混频，得到固定的第一中频信号，将所述第一中频信号与内置的第二本振输出的信号混频，以降低第一中频信号得到第二中频信号，将所述第二中频信号与内置的第三本振输出的信号混频，以降低第二中频信号得到第三中频信号；数字处理模块对模数转换器输出的信号进行数字下变频处理。
2.如权利要求1所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其特征在于，所述系统还包括：衰减器、低通滤波器和滤波放大模块；衰减器和低通滤波器串联在输入通道与三级混频模块之间；滤波放大模块串联在三级混频模块与模数转换器之间。
3.如权利要求2所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其特征在于，所述数字处理模块包括：
第一数字下变频器，用于在所述起始频率大于频率阈值时，将自身内置的数字频率合成器输出的数字DDS信号与模数转换器输出的信号混频得到零频信号，每改变一次第一本振输出的信号的频率则采集一个数据并存入数据桶；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内待第二数字下变频器的数字DDS信号的频率变化到频率阈值后，将自身内置的数字频率合成器输出的数字DDS信号与模数转换器输出的信号混频得到零频信号，每改变一次第一本振输出的信号的频率则采集一个数据并存入数据桶；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，第一数字下变频器采集的一个数据和第二数字下变频器采集的一个数据以一个数据桶存放起来；
第二数字下变频器，用于在所述终止频率小于频率阈值时，通过将自身内置的数字频率合成器输出的数字DDS信号的频率从最低频率变化到频率阈值，并与模数转换器输出的信号混频后变到零频，对应的数据存入数据桶；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内通过将自身内置的数字频率合成器输出的数字DDS信号的频率从起始频率变化到频率阈值，并与模数转换器输出的信号混频后变到零频，对应的数据存入数据桶；
数字滤波器；
数字检波器，用于在数据桶的数据满了之后对数据桶的数据进行检波；
第一数字下变频器的输入端和第二数字下变频器的输入端均连接模数转换器的输出端，第一数字下变频器的输出端和第二数字下变频器的输出端均通过数字滤波器连接数字检波器。
4.如权利要求3所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其特征在于，所述通路切换模块包括：
第一开关；
第二开关；
第一开关的输入端连接低通滤波器的输出端，第一开关的第一输出端连接三级混频模块的输入端，三级混频模块的输出端连接第二开关的第一输入端，第一开关的第二输出端连接第二开关的第二输入端，第二开关的输出端连接滤波放大模块的输入端；第一开关的控制端和第二开关的控制端均连接处理单元；
处理单元，用于根据用户设置的扫频带宽的起始频率和终止频率，在终止频率小于频率阈值时，将第一开关的输入端和第二输出端导通、第二开关的第二输入端和输出端导通；在所述起始频率大于频率阈值时，将第一开关的输入端和第一输出端导通、第二开关的第一输入端和输出端导通；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内先将第一开关的输入端和第二输出端导通、第二开关的第二输入端和输出端导通，在第二数字下变频器的数字DDS信号的频率变化到频率阈值后，将第一开关的输入端和第一输出端导通、第二开关的第一输入端和输出端导通。
5.如权利要求4所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其特征在于，所述三级混频模块包括：
第一本振；
第一混频器，用于将接收到的频谱仪输入信号与第一本振输出的信号混频，得到固定的第一中频信号；
第一中频放大器，用于对所述第一中频信号进行放大；
第一中频带通滤波器，用于滤除第一本振输出的信号及其谐波，以及第一混频器的多次混频产物；
第二本振；
第二混频器，将所述第一中频信号与第二本振输出的信号混频，以降低第一中频信号得到第二中频信号；
第二中频放大器，用于对所述第二中频信号进行放大；
第二中频带通滤波器，用于滤除第二本振输出的信号及其谐波，以及第一混频器、第二混频器的多次混频产物；
第三本振；
第三混频器，将所述第二中频信号与第三本振输出的信号混频，以降低第二中频信号得到第三中频信号；
第一混频器的第一输入端为三级混频模块的输入端，连接第一开关的第一输出端；第一混频器的第二输入端连接第一本振；第一混频器的输出端通过第一中频放大器连接第一中频带通滤波器的输入端，第一中频带通滤波器的输出端连接第二混频器的第一输入端，第二混频器的第二输入端连接第二本振，第二混频器的输出端通过第二中频放大器连接第二中频带通滤波器的输入端，第二中频带通滤波器的输出端连接第三混频器的第一输入端，第三混频器的第二输入端连接第三本振；第三混频器的输出端为三级混频模块的输出端，连接第二开关的第一输入端。
6.如权利要求5所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其特征在于，所述滤波放大模块包括：
第三中频放大器，用于对接收的信号进行放大；
第三中频带通滤波器，用于进行抗混叠滤波；
第三中频放大器的输入端为滤波放大模块的输入端，连接第二开关的输出端，第三中频放大器的输出端通过第三中频带通滤波器连接模数转换器。
7.如权利要求6所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其特征在于，所述系统还包括显示设备，数字处理模块的输出端通过处理单元连接显示设备；所述处理单元包括单片机或中央处理器；所述单片机或中央处理器用于将数字检波器检波出来的数据在显示设备上显示；根据用户设置的扫频带宽的起始频率和终止频率，在终止频率小于频率阈值时，将第一开关的输入端和第二输出端导通、第二开关的第二输入端和输出端导通；在所述起始频率大于频率阈值时，将第一开关的输入端和第一输出端导通、第二开关的第一输入端和输出端导通；在所述起始频率小于频率阈值且所述终止频率大于频率阈值时，在一个扫频周期内先将第一开关的输入端和第二输出端导通、第二开关的第二输入端和输出端导通，在第二数字下变频器的数字DDS信号的频率变化到频率阈值后，将第一开关的输入端和第一输出端导通、第二开关的第一输入端和输出端导通。
8.如权利要求3-7任意一项所述的频谱仪消除本振馈通的系统，其特征在于，所述频率阈值为10MHz，所述最低频率为9KHz，数字处理模块为现场可编程门阵列或数字芯片。
9.一种频谱仪，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的消除本振馈通的系统。
10.如权利要求9所述的频谱仪，其特征在于，所述频谱仪为采用超外差式变频结构的频谱分析仪。
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| CN111224622A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-06-02 | 中电科仪器仪表有限公司 | 一种中心频率与带宽可调的噪声信号发生装置及方法 |
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