一种具有零频抑制功能的频谱分析仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及检测领域，具体涉及一种具有零频抑制功能的频谱分析仪。其中具有变频装置；变频装置包括：本振信号产生电路、混频电路、移相电路以及中频放大滤波电路；混频电路用于将本振信号产生电路产生的本振信号与射频信号混频后，输出至中频输出端；移相电路包括：移相器、第一定向耦合器以及第二定向耦合器；第一定向耦合器将本振信号耦合至移相器，由移相器输出反向本振信号后，第二定向耦合器将反向本振信号耦合至中频输出端。本发明实施例所提供的频谱分析仪将会消除或减少本振泄露信号，从而降低本振泄露，改善了零频附近的底噪。使得后续的中频放大滤波电路中的中频放大器不会产生压缩，位于后级的模拟数字采集器（ADC）也不会发生溢出。
【专利说明】 一种具有零频抑制功能的频谱分析仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量测试【技术领域】，具体涉及一种具有零频抑制功能的频谱分析仪。【背景技术】
[0002]频谱分析仪是一种用来对被测信号进行频谱分析的接收机，可以测量未知信号的频率、幅度，失真等相关参数，具有很宽的频率测量范围，以及很低的幅度监测灵敏度。主要应用于基站维护、电子产品研发、生产等领域。现有的频谱分析仪采用超外差式结构，将输入信号通过多次变频，变成较低的中频信号，然后送至ADC采样，将采样得到的数字中频信号再经过数字中频滤波器、检波器和视频滤波器，最后送至显示器对得到的频谱进行观察与分析。
[0003]如图1所示，为现有技术中频谱分析仪下变频链路的连接关系示意图。现有技术频谱分析仪下变频链路中，通常使用高势垒混频器101，其性能优越。但本振驱动功率要求较高(大约在15-20dBm之间)，混频器LO-1F端的隔离度有限，通常约为20dB左右，而要获得较好的失真指标，混频器最佳输入电平通常小于-1OdBm,因此混频器中频端口处，本振泄露信号幅度将超过中频信号，经由后级的中频放大器102压缩后，出现失真；同样后级的ADC103也有一个满量程电压，当本振泄露信号过大时会溢出。
[0004]同时，当本振扫频至最低时，频率与中频信号相同或接近，本振泄漏信号落入中频带宽之内，被显示到显示屏上，这就是频谱分析仪的零频信号。当零频信号幅度较大时，它的边带噪声也比较高，导致低频段(零频附近)的底噪被抬高。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供，用于解决现有技术中当零频信号幅度较大时，它的边带噪声也比较高，导致低频段(零频附近)的底噪被抬高，同时泄露到中频输出端的本振泄露信号幅度将超过中频信号，经由后级的中频放大器压缩后，出现失真；同样后级的ADC会产生溢出。
[0006]本发明实施例所提供的频谱分析仪具有变频装置；所述变频装置包括:本振信号产生电路、混频电路、移相电路以及中频放大滤波电路；
[0007]所述混频电路包含混频器，用于将所述本振信号产生电路产生的本振信号与射频信号混频后，输出至中频输出端；
[0008]所述移相电路包括:移相器、第一定向耦合器以及第二定向耦合器；所述第一定向耦合器将所述本振信号耦合至移相器，由所述移相器输出反向本振信号后，所述第二定向耦合器将所述反向本振信号耦合至所述中频输出端；
[0009]所述中频放大滤波电路的输入端连接所述中频输出端。
[0010]上述具有零频抑制功能的频谱分析仪，其中，所述移相电路还包括:控制单元，用于通过预置信号调节所述反向本振信号的相位。
[0011]上述具有零频抑制功能的频谱分析仪，其中，通过检测所述中频放大滤波电路的输出端本振泄露信号的幅度，获得所述预置信号。
[0012]上述具有零频抑制功能的频谱分析仪，其中，所述移相电路还包括:放大器，用于补偿所述第一定向耦合器与所述第二定向耦合器的耦合度所产生的插入损耗。
[0013]上述具有零频抑制功能的频谱分析仪，其中，所述放大器根据公式:G=C1+C2_C3确定增益，其中，G为所述放大器的增益，Cl、C2分别为所述第一耦合器和所述第二耦合器的耦合度，C3为所述混频器的隔离度。
[0014]上述具有零频抑制功能的频谱分析仪，其中，所述频谱分析仪包括多级所述变频
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[0015]上述具有零频抑制功能的频谱分析仪，其中，所述变频装置设置于具有屏蔽腔体的印刷电路板上。
[0016]上述具有零频抑制功能的频谱分析仪，其中，所述印刷电路板上还具有隔离槽，所述隔离槽位于所述第一定向耦合器与所述混频器、移相器、放大器之间，以及所述第二定向耦合器与所述移相器、放大器之间。
[0017]本发明实施例提供的一种具有零频抑制功能的频谱分析仪，通过在变频装置中增加移相电路将会消除或减少本振泄露信号，从而降低本振泄露，改善了零频附近的底噪。使得后续的中频放大滤波电路中的中频放大器不会产生压缩，位于后级的模拟数字采集器(ADC)也不会发生溢出。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0019]图1为现有技术的频谱分析仪下变频链路示意图；
[0020]图2为本发明实施例中的变频装置链路示意图；
[0021]图3为本发明实施例中的另一变频装置链路不意图；
[0022]图4为本发明实施例中的变频装置的印刷电路板布局示意图。
【具体实施方式】
[0023]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0024]本发明实施例提供一种具有零频抑制功能的频谱分析仪，如图2所示，所述频谱分析仪中具有变频装置20 ;所述变频装置20包括:本振信号产生电路201、混频电路202、移相电路203以及中频放大滤波电路204 ；
[0025]所述混频电路202包含混频器2021，用于接收射频信号以及本振信号，并将所述本振信号与射频信号混频后，输出至中频输出端205。
[0026]实施例中，所述中频放大滤波电路204的输入端连接所述中频输出端205 ;即所述中频输出端205位于混频电路202以及中频放大滤波电路204组成的中频通路上；具体的，所述中频输出端205位于所述混频电路202的输出端以及中频放大滤波电路204的输入端之间；此时，由混频电路202输出的信号的主要成分包括:中频信号以及本振泄露信号；[0027]所述移相电路203包括:移相器2031、第一定向耦合器2032以及第二定向耦合器2033 ;所述第一定向耦合器2032将所述本振信号耦合至移相器2031，由所述移相器2031输出反向本振信号后，所述第二定向耦合器2033将所述反向本振信号耦合至所述中频输出端205。较佳的，本振信号产生单元201产生的本振信号在送至混频电路202前，第一定向耦合器2032先将本振信号耦合出一路并送至移相电路203中，该本振信号经移相电路203移相后，本振信号的相位将发生偏移，生成与本振信号频率相同、相位相差180°的反向本振信号，然后再通过第二定向耦合器2033耦合到混频电路202的中频输出端205，这样移相器2031输出至中频输出端205的反向本振信号与混频电路202输出至中频输出端205的本振泄露信号频率相同、相位相差180°，则会很大程度上相互抵消。
[0028]上述实施例中，所述两个耦合器的接地端分别连接有匹配负载。
[0029]通过上述实施例中在频谱分析仪的变频装置中增加移相电路将会消除或减少本振泄露信号，从而降低本振泄露，改善了零频附近的底噪。使得后续的中频放大滤波电路中的中频放大器不会产生压缩，位于后级的模拟数字采集器(ADC)也不会发生溢出。
[0030]本发明实施例提供一种具有零频抑制功能的频谱分析仪，较佳的，所述移相电路303还包括:控制单元3034，用于通过预置信号调节所述反向本振信号的相位。
[0031]具体的，如图3所示，由于移相电路303本身的输入频率不同，因此其输出的相位偏移也会有差别，在此通过控制单元3034对其将输出的反相本振信号进行相位偏移的调制，使得第一本振扫频时，移相器3031对应频率点上相移为180°或接近180°，如此达到最佳的抵消效果。较佳的，控制单元的预制值可以提前校准。
[0032]较佳的，所述控制单元具体可以为一个数字模拟控制器(OAC)。
[0033]本发明实施例提供一种具有零频抑制功能的频谱分析仪，较佳的，通过检测所述中频放大滤波电路的输出端本振泄露信号的幅度，获得所述预置信号。
[0034]具体的，先使混频电路中不接入射频信号，在中频放大滤波电路的输出端的一点处测量本振泄露信号的功率，来判断移相器的相移情况。随后调节控制单元得到一个预制信号的值，该预制信号使得该频率下的本振泄露信号最小，因为本振泄露信号幅度最小时的预置信号为最佳。将此预制信号的值记录下来，作为该频率下的预制信号。然后改变本振频率，从低到高，将整个频段都进行测试，并记下所有频率所对应的预制信号的值。在频谱分析仪工作时，根据当时的本振频率调用此预制信号即可。
[0035]本发明实施例提供一种具有零频抑制功能的频谱分析仪，较佳的，如图3所示，所述移相电路303还包括:放大器3035，用于补偿所述第一定向耦合器3032与所述第二定向率禹合器3033的I禹合度所产生的插入损耗。具体的，第一定向I禹合器3032与第二定向I禹合器3033对信号进行耦合时，均会由于耦合度的原因产生插入损耗，因此需要在第二定向耦合器3032将信号耦合至中频输出端前，对反向本振信号进行放大，放大器3035的增益由耦合差损的大小来决定。最终使得反向本振信号由放大器3035放大后，经第二定向耦合器3033到达中频输出端的信号幅度大约等于本振信号经混频电路302在中频输出端的本振泄漏信号的幅度，此时两者可以基本达到抵消。
[0036]本发明实施例提供一种具有零频抑制功能的频谱分析仪，较佳的，所述放大器根据公式:G=C1+C2-C3确定增益，其中，G为所述放大器的增益，C1、C2分别为所述第一耦合器和所述第二耦合器的耦合度，C3为所述混频器的隔离度。在此，混频器的隔离度是指各频率端口间的相互隔尚，包括本振与射频，本振与中频，及射频与中频之间的隔尚。较佳的，该放大器放大倍数的设定如不能达到使两路信号完全抵消的情况下，至少应低于中频放大器的压缩点，并且保证后级的ADC不会溢出为准。这样可以最大程度的抵消本振泄露信号。
[0037]本发明实施例提供一种具有零频抑制功能的频谱分析仪，较佳的，所述频谱分析仪包括多级所述变频装置。具体的，由于混频电路混频存在射频信号(RF)和本振信号(LO)相加或相减，而产生镜像频率，镜像频率可能与本振或本振的谐波产生杂散信号，并落入分析带宽内，最终在显示屏上显示为杂散。因此为了抑制镜像频率，通常需要采用多级变频，多次滤波，将镜像频率滤除。
[0038]本发明实施例提供一种具有零频抑制功能的频谱分析仪，较佳的，所述变频装置设置于具有屏蔽腔体的印刷电路板上。较佳的，所述变频装置内的各个电路分别设置于多个屏蔽腔体中。具体的，如果屏蔽隔离不够，本振信号会通过移相电路直接耦合到中频输出端，这样不但起不到抵消作用，会使得泄露的信号更大。如图4所示，其可以在所述混频器402、第一耦合器403、第二耦合器404、中频放大器405、控制单元406以及移相器与放大器的组合电路407分别单独设置不同的屏蔽腔体401中。因此采用将变频装置使用屏蔽腔体来隔离，防止本振信号越过混频电路或移相电路，直接耦合或辐射到中频放大器的输入端或输出端。
[0039]本发明实施例提供一种具有零频抑制功能的频谱分析仪，较佳的，如图4所示，所述印刷电路板上还具有隔离槽408，所述隔离槽408位于所述第一定向耦合器403与所述混频器402、移相器407、放大器409之间，以及所述第二定向耦合器404与所述移相器407、放大器409之间。在本振信号与中频通道位置比较接近的区域，还采用了在PCB板上开隔离槽的方式，从物理上进一步防止本振信号从PCB板之间耦合或辐射到中频通道。总之，通过图4的PCB板开槽隔离，可以使得信号按照设计的路线传播，提高移相电路的有效性。
[0040]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种具有零频抑制功能的频谱分析仪，其特征在于，所述频谱分析仪中具有变频装置；所述变频装置包括:本振信号产生电路、混频电路、移相电路以及中频放大滤波电路； 所述混频电路包含混频器，用于将所述本振信号产生电路产生的本振信号与射频信号混频后，输出至中频输出端； 所述移相电路包括:移相器、第一定向耦合器以及第二定向耦合器；所述第一定向耦合器将所述本振信号耦合至移相器，由所述移相器输出反向本振信号后，所述第二定向耦合器将所述反向本振信号耦合至所述中频输出端； 所述中频放大滤波电路的输入端连接所述中频输出端。
2.根据权利要求1所述的具有零频抑制功能的频谱分析仪，其特征在于，所述移相电路还包括:控制单元，用于通过预置信号调节所述反向本振信号的相位。
3.根据权利要求2所述的具有零频抑制功能的频谱分析仪，其特征在于，通过检测所述中频放大滤波电路的输出端本振泄露信号的幅度，获得所述预置信号。
4.根据权利要求1所述的具有零频抑制功能的频谱分析仪，其特征在于，所述移相电路还包括:放大器，用于补偿所述第一定向耦合器与所述第二定向耦合器的耦合度所产生的插入损耗。
5.根据权利要求4所述的具有零频抑制功能的频谱分析仪，其特征在于，所述放大器根据公式:G=C1+C2-C3确定增益，其中，G为所述放大器的增益，C1、C2分别为所述第一耦合器和所述第二耦合器的耦合度，C3为所述混频器的隔离度。
6.根据权利要求1所述的具有零频抑制功能的频谱分析仪，其特征在于，所述频谱分析仪包括多级所述变频装置。
7.根据权利要求1所述的具有零频抑制功能的频谱分析仪，其特征在于，所述变频装置设置于具有屏蔽腔体的印刷电路板上。
8.根据权利要求7所述的具有零频抑制功能的频谱分析仪，其特征在于，所述印刷电路板上还具有隔离槽，所述隔离槽位于所述第一定向耦合器与所述混频器、移相器、放大器之间，以及所述第二定向耦合器与所述移相器、放大器之间。
【文档编号】H04B17/00GK103873157SQ201210530318
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月10日 优先权日:2012年12月10日
【发明者】何毅军, 王悦, 王铁军, 李维森 申请人:北京普源精电科技有限公司