CN212459843U - 一种基于零中频接收机的频谱分析仪射频组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于零中频接收机的频谱分析仪射频组件，包括可变衰减器、第一预选器、第二预选器、第三预选器、第一选通器、第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、第二选通器、混频器、中频滤波器、可变增益放大器和零中频接收机；简化了结构，便于缩小频谱分析仪的体积；频率范围得到扩展，该射频组件可实现从低频直至毫米波的覆盖；采用该射频组件构成的频谱分析仪性能良好，在输出的频谱图上没有零点干扰。

Description

一种基于零中频接收机的频谱分析仪射频组件

技术领域

本实用新型属于频谱分析仪射频组件技术领域，涉及一种基于零中频接收机的频谱分析仪射频组件。

背景技术

频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，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，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器，它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。

现有的频谱分析仪大部分采用三次变频超外差结构，少部分采用二次变频双中频超外差结构，这种结构存在结构复杂，难以小型化的问题，且成本较高，在开启前级放大器时，抗干扰性能不强，不适合开场测试。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供了一种基于零中频接收机的频谱分析仪射频组件，解决了频谱分析仪采用三次变频超外差结构或二次变频双中频超外差结构，存在结构复杂，难以小型化的问题，且成本较高，在开启前级放大器时，抗干扰性能不强，不适合开场测试的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于零中频接收机的频谱分析仪射频组件，包括可变衰减器、第一预选器、第二预选器、第三预选器、第一选通器、第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、第二选通器、混频器、中频滤波器、可变增益放大器和零中频接收机，其中：

所述可变衰减器的输出端与第一选通器的输入端连接，所述第一选通器的三个输出端分别与第一预选器、第二预选器和第三预选器的输入端连接，所述第一选通器输出射频信号到第一预选器、第二预选器或第三预选器；

所述第一预选器的输出端与第一前置放大器的输入端连接，所述第二预选器的输出端与第二前置放大器的输入端连接，所述第三预选器的输出端与第三前置放大器的输入端连接；

所述第三前置放大器的输出端与可变增益放大器的输入端连接；

所述第一前置放大器和第二前置放大器的输出端分别与第二选通器的两个输入端连接，所述第一前置放大器或第二前置放大器输出射频信号到第二选通器；

所述第二选通器的输出端与混频器的输入端连接，所述混频器的输出端与中频滤波器的输入端连接，所述中频滤波器的输出端与可变增益放大器的输入端连接；

所述可变增益放大器的输出端与零中频接收机的输入端连接。

进一步地，所述零中频接收机的发射输出端与所述混频器的本振端口连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型一种基于零中频接收机的频谱分析仪射频组件，电路得到简化，最多只进行一次模拟变频，较传统三次变频或两次变频的频谱分析仪节省两次或一次变频的本振、混频器和中频滤波器，简化了结构，便于缩小频谱分析仪的体积；频率范围得到扩展，该射频组件可实现从低频直至毫米波的覆盖；采用该射频组件构成的频谱分析仪性能良好，回避了零漂问题，在输出的频谱图上没有零点干扰，抗干扰性能接近或优于现有频谱分析仪。

2.本实用新型一种基于零中频接收机的频谱分析仪射频组件，零中频接收机采用零中频收发器芯片，在频率范围满足需求的情况下，可以使用该芯片的发射功能兼做本振，节省本振电路。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是本实用新型的框架示意图；

图中标记：100-可变衰减器、200-第一预选器、201-第二预选器、202-第三预选器、300-第一前置放大器、301-第二前置放大器、302-第三前置放大器、400-混频器、500-中频滤波器、600-可变增益放大器、700-第一选通器、800-第二选通器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1所示，本实用新型较佳实施例提供的一种基于零中频接收机的频谱分析仪射频组件，包括可变衰减器100、第一预选器200、第二预选器201、第三预选器202、第一选通器700、第一前置放大器300、第二前置放大器301、第三前置放大器302、第二选通器800、混频器400、中频滤波器500、可变增益放大器600和零中频接收机，其中：

所述可变衰减器100的输出端与第一选通器700的输入端连接，所述第一选通器700的三个输出端分别与第一预选器200、第二预选器201和第三预选器202的输入端连接，所述第一选通器700输出射频信号到第一预选器200、第二预选器201或第三预选器202；

所述第一预选器200的输出端与第一前置放大器300的输入端连接，所述第二预选器201的输出端与第二前置放大器301的输入端连接，所述第三预选器202的输出端与第三前置放大器302的输入端连接；

所述第三前置放大器302的输出端与可变增益放大器600的输入端连接；

所述第一前置放大器300和第二前置放大器301的输出端分别与第二选通器800的两个输入端连接，所述第一前置放大器300或第二前置放大器301输出射频信号到第二选通器800；

所述第二选通器800的输出端与混频器400的输入端连接，所述混频器400的输出端与中频滤波器500的输入端连接，所述中频滤波器500的输出端与可变增益放大器600的输入端连接；

所述可变增益放大器600的输出端与零中频接收机的输入端连接。

本实用新型的工作原理为：射频端口输出的射频信号经过可变衰减器100调节大小后输出到第一选通器700，通过第一选通器700将射频信号输出到第一预选器200、第二预选器201或者第三预选器202。此时分为三种情况，第一种是射频信号的频率高于零中频接收的频率接收范围，第一选通器700将射频信号输出到第一预选器200进行预选滤波后输出到第一前置放大器300；第二种是射频信号的频率低于零中频接收的频率接收范围，第一选通器700将射频信号输出到第二预选器201进行预选滤波后输出到第二前置放大器301；第三种是射频信号的频率在零中频接收的频率接收范围，第一选通器700将射频信号输出到第三预选器202进行预选滤波后输出到第三前置放大器302。第一前置放大器300或第二前置放大器301进行放大处理后输出射频信号到第二选通器800，第二选通器800输出射频信号到混频器400，混频器400进行混频处理后输出中频信号的中频滤波器500，中频滤波器500进行滤波处理后输出中频信号到可变增益放大器600，可变增益放大器600进行放大或衰减后输出到零中频接收机（图中未画出）。第三前置放大器302进行放大处理后直接输出射频信号到可变增益放大器600，可变增益放大器600进行放大或衰减后输出到零中频接收机。

需要说明的是，在实际处理过程中第一前置放大器300、第二前置放大器301和第三前置放大器302的规格存在差异，现有的前置放大器不能兼顾频率范围高于零中频接收机的接收范围和频率范围低于零中频接收机的接收范围两种情况，可以根据适用的频率范围、噪声系数以及增益等选择合适的前置放大器。

需要说明的是，中频滤波器500带宽略宽于零中频接收机的最大实时带宽，对带外抑制的要求较低，通常为20~40dB。

需要说明的是，零中频接收机可选各类通信用零中频收发机芯片，例如AD9361，AD9371，LMS7002M或数字电视接收芯片MSi001与MSi2500组合等方案。

综上所述，整个电路得到简化，最多只进行一次模拟变频，较传统三次变频或两次变频的频谱分析仪节省两次或一次变频的本振、混频器400和中频滤波器500，简化了结构，便于缩小频谱分析仪的体积；频率范围得到扩展，该射频组件可实现从低频直至毫米波的覆盖；采用该射频组件构成的频谱分析仪性能良好，回避了零漂问题，在输出的频谱图上没有零点干扰，抗干扰性能接近或优于现有频谱分析仪。

优选地，射频信号不通过第一前置放大器300、第二前置放大器301或第三前置放大器302进行放大处理时，第一前置放大器300、第二前置放大器301或第三前置放大器302可旁路设置。

优选地，所述零中频接收机的发射输出端与所述混频器400的本振端口连接。实施时，零中频接收机采用的收发器芯片在频率范围满足需求的情况下，可以使用该芯片的发射功能兼做本振，节省本振电路，例如采用的收发器芯片AD9371。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，对于第一预选器200、第二预选器201、第三预选器202的个数的选择，可以优选在同一范围内设置多个，便于对该范围内的频率进行划分，但是针对同一范围内设置多个第一预选器200、第二预选器201或第三预选器202则需要在第一预选器200与第一前置放大器300、第二预选器201与第二前置放大器301、第三预选器202与第三前置放大器302之间设置对应的第三选通器，便于通过第三选通器将细分的射频信号输入到第一预选器200、第二预选器201或第三预选器202进行处理。举例说明，采用的零中频接收机的接收范围为500MHz-6GHz。而本次设计针对频率范围为9k-15GHz这个范围的射频信号。本次针对零中频接收机的接收范围内的射频信号设置有两个第三预选器202，分别对应490-2000MHz和2000-6000MHz。针对低于零中频接收机的接收范围内的射频信号设置有四个第二预选器201，分别对应0-40MHz、20-140MHz、120-320MHz和300-510MHz。针对高于零中频接收机的接收范围内的射频信号设置有一个第一预选器200，对应6000-15000MHz。同一范围内设置的多个第一预选器200均与第一前置放大器300对应，同一范围内设置的多个第二预选器201均与第二前置放大器301对应，同一范围内设置的多个第三预选器202均与第三前置放大器302对应。

需要说明的是，零中频接收机芯片输出的数字基带信号，在FPGA或DSP中，与数字振荡器产生的信号再次混频，数字振荡器的震荡频率通常选取基带总带宽的四分之一。例如，AD9371在基带带宽为100MHz时，数字震荡器频率可选取25MHz。对混频结果进行数字低通滤波，得到接近于50MHz实时带宽的基带信号。数字滤波器的带宽选择应使得零中频接收机的零频位于带外。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于零中频接收机的频谱分析仪射频组件，其特征在于：包括可变衰减器、第一预选器、第二预选器、第三预选器、第一选通器、第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、第二选通器、混频器、中频滤波器、可变增益放大器和零中频接收机，其中：

所述可变衰减器的输出端与第一选通器的输入端连接，所述第一选通器的三个输出端分别与第一预选器、第二预选器和第三预选器的输入端连接，所述第一选通器输出射频信号到第一预选器、第二预选器或第三预选器；

所述第一预选器的输出端与第一前置放大器的输入端连接，所述第二预选器的输出端与第二前置放大器的输入端连接，所述第三预选器的输出端与第三前置放大器的输入端连接；

所述第三前置放大器的输出端与可变增益放大器的输入端连接；

所述第一前置放大器和第二前置放大器的输出端分别与第二选通器的两个输入端连接，所述第一前置放大器或第二前置放大器输出射频信号到第二选通器；

所述第二选通器的输出端与混频器的输入端连接，所述混频器的输出端与中频滤波器的输入端连接，所述中频滤波器的输出端与可变增益放大器的输入端连接；

所述可变增益放大器的输出端与零中频接收机的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于零中频接收机的频谱分析仪射频组件，其特征在于：所述零中频接收机的发射输出端与所述混频器的本振端口连接。

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