一種具有濾波器組的頻譜分析儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測(cè)量、測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有濾波器組的頻譜分析儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域，頻譜分析儀是用來(lái)分析被測(cè)信號(hào)的頻譜特性的儀器，主要可以 測(cè)量頻率、幅度、失真度、調(diào)制度、譜純度等各項(xiàng)參數(shù)，具有很寬的頻率測(cè)量范圍和很低的幅 度監(jiān)測(cè)靈敏度，主要應(yīng)用于基站維護(hù)、電子產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)等領(lǐng)域。
[0003] 現(xiàn)有的頻譜分析儀多采用超外差式結(jié)構(gòu)，主要是將被測(cè)信號(hào)與一個(gè)本振信號(hào)進(jìn) 行混頻得到中頻信號(hào)，然后再采樣顯示，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?1816675.X、201310424411. 9、 201310552314. 8、201310551590. 2等的中國(guó)專利申請(qǐng)文件均公開(kāi)了超外差式頻譜分析儀。 下面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，結(jié)合參考附圖1，附圖1示出了一種超外差式頻譜分析儀100的電路原 理，頻譜分析儀100包括衰減模塊101、濾波模塊102、混頻器104、本振103,衰減模塊101的 輸入端連接頻譜分析儀100的輸入端口、輸出端連接濾波模塊102的輸入端，濾波模塊102 的輸出端連接到混頻器104的一個(gè)輸入端，混頻器104的另一個(gè)輸入端連接本振103的輸 出端，混頻器104的輸出端輸出中頻信號(hào)給下一級(jí)處理單元（比如給模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣)。具 體工作時(shí)，被測(cè)信號(hào)首先進(jìn)入衰減模塊101，衰減模塊101對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行衰減或不衰減處 理(根據(jù)被測(cè)信號(hào)幅度決定)，然后將被測(cè)信號(hào)送入濾波器102進(jìn)行濾波，去除不需要的雜散 信號(hào)，然后將被測(cè)信號(hào)引入到混頻器104,混頻器104利用本振103輸出的本振信號(hào)對(duì)被測(cè) 信號(hào)混頻，得到兩者的差，即為中頻信號(hào)，中頻信號(hào)是模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以采樣得到的信號(hào)，便 于后續(xù)數(shù)字處理。
[0004] 對(duì)于衰減模塊101，可以有多種實(shí)現(xiàn)方式，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310552314.8、 201310551589.X、201310551590. 2等中國(guó)專利申請(qǐng)文件就涉及到多種衰減模塊101的實(shí)現(xiàn) 方式。衰減模塊101的主要作用是為了保證混頻器104工作在線性區(qū)域而首先需要對(duì)被測(cè) 信號(hào)進(jìn)行衰減，可以由可選的可變衰減器和固定衰減器共同構(gòu)成；有時(shí)還需要設(shè)置可選的 前置放大器，用于在被測(cè)信號(hào)為小信號(hào)時(shí)進(jìn)行放大處理，可以降低后級(jí)電路所帶來(lái)的信噪 比惡化問(wèn)題，即降低了噪聲，就使得小信號(hào)可以準(zhǔn)確的測(cè)量得到。并且除了被測(cè)信號(hào)引入的 端口之外，一般還需要設(shè)置校準(zhǔn)端口，校準(zhǔn)端口用于引入校準(zhǔn)信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)整個(gè)頻譜分析儀 100的射頻鏈路。
[0005] 對(duì)于濾波模塊102,也可以有多種實(shí)現(xiàn)方式。在頻譜分析儀100的頻率范圍不 高時(shí)，可以由低通濾波器直接構(gòu)成，低通濾波器的插入損耗一般較小，但是隨著頻譜分析 儀100的頻率范圍越來(lái)越高，對(duì)本振103的整個(gè)要求(包括本振103的掃頻范圍）也越來(lái) 越高，為了降低對(duì)本振信號(hào)的要求，將輸入信號(hào)分波段混頻是一種好的方案，此時(shí)濾波模 塊102僅采用低通濾波器不能有效的達(dá)到減少本振信號(hào)向射頻輸入端口的泄露和中頻饋 通等問(wèn)題，就需要用到濾波器組實(shí)現(xiàn)。濾波器組，即采用多個(gè)濾波器分頻段濾波，濾波器組 可以由低通濾波器+帶通濾波器構(gòu)成，可以使得頻譜分析儀100的頻率范圍非常大，也可 以將頻譜分析儀1〇〇的低頻段和高頻段分開(kāi)，低頻段采用低通濾波器，高頻段采用多個(gè)帶 通濾波器組成的濾波器組，進(jìn)而使得頻譜分析儀100的頻率范圍非常大，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?201310424411. 9的中國(guó)專利申請(qǐng)文件就公開(kāi)了此種類型的濾波模塊102的實(shí)現(xiàn)方案。
[0006] 由于采用了多個(gè)濾波器構(gòu)成的濾波器組的形式，就需要多路開(kāi)關(guān)來(lái)選通其中某一 個(gè)濾波器工作，因此在濾波器組的前端和后端均設(shè)置有開(kāi)關(guān)單元，開(kāi)關(guān)單元的組成也具有 各種現(xiàn)有方案，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310424411.9的中國(guó)專利申請(qǐng)文件就公開(kāi)了多種實(shí)現(xiàn) 方案。
[0007] 本振103 -般采用鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)，鎖相環(huán)根據(jù)需求可以有很寬的頻率范圍和很好的 相噪指標(biāo)，能夠滿足頻譜分析儀100的本振信號(hào)的需求。
[0008] 混頻器104是對(duì)被測(cè)信號(hào)和本振信號(hào)進(jìn)行乘積運(yùn)算的單元， 即假設(shè)被測(cè)信號(hào)為cosa，本振信號(hào)為cod，則輸出的中頻信號(hào)為 cosa*C0S0=[cos(a+ 0 )+COS(a- 0 ) ]/2，進(jìn)而得到中頻信號(hào)。
[0009] 對(duì)于現(xiàn)在的頻譜分析儀100來(lái)說(shuō)，在所述混頻器104之后還可以進(jìn)一步設(shè)置有混 頻器，一般采用三級(jí)混頻的方式，最終將被測(cè)信號(hào)變頻為10MHz左右的中頻信號(hào)，便于后續(xù) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字處理單元、顯示單元的處理，專利申請(qǐng)?zhí)枮?1816675.X等的中國(guó)專利申 請(qǐng)即公開(kāi)了此類型的方案。
[0010] 在上述說(shuō)明中，隨著技術(shù)進(jìn)步，頻譜分析儀100的頻率范圍越來(lái)越寬，濾波模塊 102需要采用多個(gè)濾波器構(gòu)成濾波器組來(lái)共同實(shí)現(xiàn)、分段濾波，進(jìn)而完成對(duì)整個(gè)頻率范圍的 濾波，這會(huì)帶來(lái)如下問(wèn)題：濾波器組中的濾波器是頻率范圍不同的低通或帶通濾波器，他們 的插入損耗會(huì)有不同，使得各自的頻率響應(yīng)也不相同，進(jìn)而使得頻譜分析儀100的不同頻 段的頻率響應(yīng)不同，使得有些頻段的頻響好，有些頻段的頻響差；濾波器組中的至少某些濾 波器插入損耗比較大，會(huì)使得頻譜分析儀100的靈敏度惡化，不能達(dá)到要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中頻譜分析儀的不同頻段的頻率響應(yīng)不同的問(wèn)題，本發(fā)明提供 了一種具有濾波器組的頻譜分析儀，通過(guò)采用頻響補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)修正濾波器組中的頻響問(wèn) 題。
[0012] 本發(fā)明提供一種具有濾波器組的頻譜分析儀，包括射頻前端單元、第一開(kāi)關(guān)單元、 濾波器組、第二開(kāi)關(guān)單元、混頻器，
[0013] 所述射頻前端單元用于獲取被測(cè)信號(hào)；
[0014] 所述第一開(kāi)關(guān)單元，用于將所述被測(cè)信號(hào)依序引入到所述濾波器組中的其中一個(gè) 濾波器中；
[0015] 所述濾波器組，用于對(duì)引入的被測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波，產(chǎn)生濾波信號(hào)；
[0016] 所述第二開(kāi)關(guān)單元，用于依序?qū)⑺鰹V波信號(hào)引入到所述混頻器中；
[0017] 所述混頻器，用于將所述濾波信號(hào)與一個(gè)本振信號(hào)混頻，產(chǎn)生中頻信號(hào)；
[0018] 在所述第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元之間、與所述濾波器組中的至少一個(gè)濾波器 還串聯(lián)連接有頻響補(bǔ)償單元。
[0019]本發(fā)明的頻譜分析儀的濾波器組在具體設(shè)計(jì)時(shí)包括多個(gè)濾波器，以實(shí)現(xiàn)分頻段濾 波，通過(guò)與其中某些濾波器串聯(lián)連接頻響補(bǔ)償單元的方式，本發(fā)明可以修正第一開(kāi)關(guān)單元 與第二開(kāi)關(guān)單元之間的不同濾波器通道的頻率響應(yīng)，使得不同濾波器通道之間的頻響曲線 更接近，或部分濾波器通道之間的頻響曲線更接近，以達(dá)到至少使某些頻段的頻響更好的 效果。
[0020] 作為一種舉例說(shuō)明，本發(fā)明所述的具有濾波器組的頻譜分析儀中，在所述第一開(kāi) 關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元之間、與所述濾波器組中的每一個(gè)濾波器均串聯(lián)連接有一個(gè)頻響補(bǔ) 償單元。
[0021] 作為一種舉例說(shuō)明，本發(fā)明所述的具有濾波器組的頻譜分析儀中，所述第一開(kāi)關(guān) 單元和第二開(kāi)關(guān)單元之間的每一個(gè)濾波器和與該濾波器串聯(lián)連接的頻響補(bǔ)償單元所構(gòu)成 的總的頻響曲線一致。
[0022] 作為一種舉例說(shuō)明，本發(fā)明所述的具有濾波器組的頻譜分析儀中，所述頻響補(bǔ)償 單元均串聯(lián)連接在所述濾波器與所述第二開(kāi)關(guān)單元之間。
[0023] 作為一種舉例說(shuō)明，本發(fā)明所述的具有濾波器組的頻譜分析儀中，所述頻響補(bǔ)償 單元由衰減器構(gòu)成。
[0024] 作為一種舉例說(shuō)明，本發(fā)明所述的具有濾波器組的頻譜分析儀中，所述衰減器由 電阻、電容、和/或電感構(gòu)成的衰減電路實(shí)現(xiàn)。
[0025] 作為一種舉例說(shuō)明，本發(fā)明所述的具有濾波器組的頻譜分析儀中，所述頻響補(bǔ)償 單元由高通濾波器構(gòu)成。
[0026] 作為一種舉例說(shuō)明，本發(fā)明所述的具有濾波器組的頻譜分析儀中，在所述第二開(kāi) 關(guān)單元和所述混頻器之間還串聯(lián)連接有射頻放大器。
[0027] 作為一種舉例說(shuō)明，本發(fā)明所述的具有濾波器組的頻譜分析儀中，所述濾波器組 由六個(gè)帶通濾波器組成，所述六個(gè)帶通濾波器具有連續(xù)且不重疊的濾波范圍；在所述第一 開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元之間、與所述六個(gè)帶通濾波器均串聯(lián)連接有一個(gè)頻響補(bǔ)償單元。
[0028] 本發(fā)明的頻譜分析儀通過(guò)與濾波器組中的至少一個(gè)濾波器串聯(lián)連接頻響補(bǔ)償單 元，來(lái)補(bǔ)償其中某些濾波器的頻率響應(yīng)，進(jìn)而改善這些濾波器通道的頻率響應(yīng)，達(dá)到修正不 同濾波器頻響不同的目的，使得至少某些濾波器通道的頻響趨于一致。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1是本發(fā)明【背景技術(shù)】中頻譜分析儀100的電路原理圖；
[0030] 圖2是本發(fā)明的頻譜分析儀200的電路原理圖；
[0031] 圖3是本發(fā)明的頻譜分析儀200的又一電路原理圖；
[0032] 圖4是本發(fā)明的頻譜分析儀200的又一電路原理圖；
[0033] 圖5是本發(fā)明的頻譜分析儀200中帶通濾波器的頻響曲線示意圖；
[0034] 圖6是本發(fā)明的頻譜分析儀200的頻響曲線示意圖；
[0035] 圖7是本發(fā)明的頻譜分析儀200的又一電路原理圖；
[0036] 圖8是本發(fā)明的頻