第八章频域测量.ppt

8.4.3 实例2：AV4032系列频谱仪 它是一台由微处理器控制的外差式频谱仪。从电路原理上讲它 是一种采用了三次变频技术的超外差接收机，频率范围9kHz～ 26.5GHz，本振采用了跟踪锁频技术。 谐波混频 基波混频 预选器 图8.37 频谱仪原理框图 9kHz~2.95GHz 2.7~26.5GHz 3.9214GHz f1LO=3~6.8GHz f2LO=N×f1LO 21.4MHz 321.4MHz 321.4MHz 下面对框图中几个主要电路进行说明。 1.输入衰减器 这是一个0～70dB，以10dB步进的程控衰减器。主要用途是 扩大频谱仪的幅度测量范围，使幅度测量上限扩展到+30dBm。 它不但用于防止第一变频器过载，而且用于优化混频器电平以 实现最大的测量动态范围。该衰减器的默认状态设置是10dB， 用于改善频谱仪和被测源之间的匹配。 2.低通滤波器---为抑制镜频干扰 fs fL fI f fs fI 镜频干扰 混频 中放 本振 fL fI fs 低通 低通 本机低波段频率范围为9kHz～2.95GHz，第一中频F1IF=3.9214 GHz，加入低通滤波器可以有效抑制镜像频率干扰。 图8.38 加入低通滤波器可以有效抑制镜像的原理 从图中可以看出，若在第 一变频器前没有加入低通 滤波器，高波段的信号中 与低波段镜像对应的频谱 分量，也能与第一本振混 频进入第一中放，成为镜 像干扰。 3. 预选器YTF（YIG tuned filter 钇铁柘榴石调谐滤波器） 类似超外差接收机高频调谐电路（双联电容）作用， 也是为抑制干扰。 预选器 YTF 扫频本振YTO 谐 波 混频器 Nf1LO 步进扫描 随本振扫描同步预选，每次只出一个中频 F2IF=312.4MHz 高波段 2.7~26.5GHz 预选器的引入将极大地抑制镜像和多重响应，带外抑制可达到 70dB～90dB。同时也可改善二次谐波失真和频率间隔较宽的 三阶交调失真的动态范围。 4.调谐方程和频率参数 低波段：信号频率FRF=9kHz～2.95GHz F1LO+FRF=F1IF=3.9214GHz（教材堪误，这里是用上 变频，得高中频） F1IF-F2IF=F2IF=321.4MHz 高波段：信号频率FRF=2.7GHz～26.5GHz N*F1LO-FRF=F2IF=321.4MHz 式中：N为谐波混频次数；F1LO为第一本振频率；F2LO为第二 本振频率。 第三中频：F3IF=21.4MHz 该仪器具有自校准、自适应、自诊断、自动有哪些信誉好的足球投注网站、自动跟踪、 最大保持、峰值检测、快速傅里叶变换（FFT）、存储/调用、 带宽测试、交调测试等一百多种功能。还备有存储卡，可以方 便地存储或调用测试数据及测试程序。 为了充分达到一机多用，该系列频谱仪可以加上准峰值检波选 项进行电磁兼容（EMC）性测试；加上跟踪信号发生器选项进 行网络测试；加上外混频和扩频选项实现上限为110GHz的扩 频测量；还可进行有线电视（CATV）测试、数字移动通信 （GSM900）测试、无绳电话（CT2）测试等。 应当指出，现代频谱仪将外差式和FFT两种技术结合起来，前 端仍然采用传统的外差式结构，而中频处理部分采用数字结构， 中频信号由A/D量化，FFT则由通用微处理器或DSP实现。这 种方案充分利用了外差式频谱仪的频率范围和FFT优秀的频率 分辨率，使得在很高的频率上进行极窄带宽的频谱分析成为可 能，整机性能大大提高。例如，Agilent E4440A型频谱仪，频 率范围f=3Hz～26.5GHz，分辨带宽可做到1Hz。 8.5 频谱仪的主要技术特性 本节不打算罗列频谱仪的所有技术特性，而仅就几项主要技术 特性来说明其含义，及它们之间的相互关系。由于频谱仪主要 组成部分是超外差接收机，因此其主要技术特性类似接收机， 即选择性、灵敏度、动态范围等技术参数。 8.5.1 选择性 接收机的选择性是表示选择有用信号的能力。在频谱仪中则表 明选择信号频谱的能力，习惯上用频谱分辨率来表示选择性的 优劣。顾名思义，频谱分辨率是指能把靠得最近的相邻两个频 谱分量（两条相邻谱线）分辨出来的能力。从上节介绍的频谱 仪工作原理知道，分辨率高低主要取决于窄带中频滤波器的带 宽。但要深入一步建立分辨率的概念和了解影响因素，还需进 一步进行分析讨论。 1.分辨率的定义 首先，明确一下在频谱仪显示屏上看到的频谱图是被测信号的 谱线，还是中频窄带滤波器的幅频特性的图形？ 例： fL - fs = fI 760 – 700 = 60 kHz 760.010-700=60.010 kHz 760.015-700=60.015 kHz