一種寬帶射頻頻譜分析結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻電子和可編程器件領(lǐng)域，尤其涉及一種射頻頻譜分析結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻頻譜分析儀是射頻電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的儀器，廣泛應(yīng)用于無(wú)線電通訊設(shè)備、雷達(dá)等射頻領(lǐng)域的頻譜才測(cè)量，其結(jié)構(gòu)，對(duì)儀器測(cè)量的頻譜寬度、中頻濾波器的設(shè)計(jì)和本地振蕩器的設(shè)計(jì)有著極其重要的影響。
[0003]目前，基波混頻技術(shù)的頻譜分析技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是其缺點(diǎn)也變得越來(lái)越顯著，主要是由于本地振蕩器的頻率變化范圍不易做到非常的寬，這限制了射頻頻譜分析的帶寬也變窄。
[0004]由于傳統(tǒng)的射頻頻譜分析結(jié)構(gòu)，是直接測(cè)量中頻信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)間接測(cè)量射頻輸入信號(hào)的強(qiáng)度，故傳統(tǒng)的射頻頻譜分析結(jié)構(gòu)中的中頻濾波器，通常采用腔體濾波器，以提高中頻濾波器的性能，這對(duì)中頻濾波器的設(shè)計(jì)提出了比較高的要求，使得中頻濾波器的設(shè)計(jì)變得困難，會(huì)造成很高的成本和體積壓力。
[0005]由于當(dāng)今對(duì)射頻頻譜分析儀的測(cè)量帶寬，設(shè)計(jì)難度和成本等提出更高的要求，因此為確保實(shí)現(xiàn)射頻頻譜分析儀的基本功能的同時(shí)，應(yīng)簡(jiǎn)化射頻頻譜分析儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，拓寬射頻頻譜分析儀的帶寬，提高集成度，這些已成為射頻頻譜分析儀的非常重要的設(shè)計(jì)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種射頻頻譜分析儀的結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，降低射頻頻譜分析儀設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度和成本高等問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明一實(shí)施例射頻頻譜分析電路結(jié)構(gòu)圖，包括:帶通濾波器，諧波混頻器，本地振蕩器，低通濾波器，低噪放大器，前端匹配電路，射頻數(shù)字處理模塊。
[0008]本發(fā)明一實(shí)施例提出了一種諧波混頻電路結(jié)構(gòu)，包括:帶通濾波器(I)，諧波混頻(2)，射頻巴倫(3)，低通濾波器(5)。
[0009]其中，本地振蕩器輸出本振信號(hào)，本振信號(hào)通過(guò)射頻巴倫(3)平衡驅(qū)動(dòng)諧波混頻
(2)中的混頻二極管，由于射頻二極管的非線性特性產(chǎn)生了，以本振信號(hào)為基波的各次高次諧波，令自然數(shù)i取I至N，i表示第i次諧波，則所需的第i次諧波和射頻輸入諧波混頻出中頻信號(hào)，最后通過(guò)低通濾波器輸出中頻信號(hào)。
[0010]射頻信號(hào)通過(guò)由高低阻抗線和電容所組成的帶通濾波器，分成兩路。一路射頻信號(hào)互連至第一只射頻二極管的陰極，另一路射頻信號(hào)互連至第二只二極管的陽(yáng)極。第一只射頻二極管的陽(yáng)極和第二只二極管的陰極互連，然后通過(guò)一電阻送到由高低阻抗線構(gòu)成的低通濾波器，由低通濾波器輸出中頻信號(hào)。
[0011]中頻信號(hào)送至低噪聲放大器，以提高整個(gè)系統(tǒng)的信噪比，且已提供需要的功率增益，通過(guò)前端匹配電路，最后送至射頻數(shù)字處理模塊，對(duì)中頻進(jìn)行分析處理。分析處理的實(shí)現(xiàn)通過(guò)本發(fā)明中給出的算法實(shí)現(xiàn)，算法的程序結(jié)構(gòu)方框圖為圖4。
[0012]本發(fā)明又一實(shí)施例還提出了一種射頻頻譜分析電路結(jié)構(gòu)，包括:帶通濾波器(I)，諧波混頻(2)，射頻巴倫(3)，本地振蕩器(4)，低通濾波器(5)，低噪放大器(6)，前端匹配電路(7)，高速AD轉(zhuǎn)換器⑶，數(shù)據(jù)處理(9)。
[0013]其中，射頻數(shù)字處理模塊內(nèi)又，包括:高速AD轉(zhuǎn)換器⑶和數(shù)據(jù)處理(9)。
[0014]本發(fā)明一實(shí)施例提出了一種數(shù)據(jù)分析處理算法，由數(shù)據(jù)處理(9)負(fù)責(zé)。采用FPGA器件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的算法，亦可采用DSP或ARM器件。算法的程序結(jié)構(gòu)方框圖為圖4。因中頻輸出中很有可能包含多個(gè)信號(hào)，數(shù)據(jù)處理(9)負(fù)責(zé)分析并處理中頻輸出中的信號(hào)，從而得到射頻輸入的頻譜。
[0015]作為一改進(jìn)，本地振蕩器輸出的本振信號(hào)無(wú)需復(fù)雜的濾波器，只需提供足夠的驅(qū)動(dòng)功率即可。降低了本地振蕩器設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。
[0016]作為一改進(jìn)，中頻信號(hào)的頻率可以選擇的比較低。大大降低了中頻信號(hào)處理電路的要求。
[0017]作為一改進(jìn)，可以標(biāo)定射頻頻率數(shù)量、功率數(shù)量和對(duì)應(yīng)的中頻信號(hào)功率數(shù)量之間的關(guān)系，分段線性化后，將射頻頻率數(shù)量、功率數(shù)量和對(duì)應(yīng)的中頻信號(hào)功率數(shù)量?jī)?chǔ)存成查找表，供后期計(jì)算使用。這樣可以大大提高測(cè)量的精度。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):由于采用了諧波混頻器，使得本地振蕩器的設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本降低。其次由于射頻數(shù)字處理模塊使用了本發(fā)明中的算法，規(guī)避了采用諧波混頻器的缺點(diǎn)，即諧波混頻器輸出的中頻信號(hào)中，可能存在不需要的諧波和射頻輸入混頻得到的信號(hào)。這在很大程度上降低了中頻濾波器的設(shè)計(jì)難度和成本。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例射頻頻譜分析電路結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2為本發(fā)明又一實(shí)施例射頻頻譜分析電路結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例射頻頻譜分析中的帶通濾波器(1)，諧波混頻(2)，射頻巴倫(3)，低通濾波器(5)的電路圖。
[0022]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例射頻頻譜分析中，數(shù)據(jù)處理(9)的程序結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。清楚完整的描述本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案。基于本發(fā)明的實(shí)施例，在本領(lǐng)域里的技術(shù)人員，若沒(méi)有做出創(chuàng)造性的勞動(dòng)前提下，則所得出所有其他實(shí)施例都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0024]本發(fā)明提供了一種射頻頻譜分析儀的結(jié)構(gòu)，以解決本地振蕩器頻率變化范圍和射頻頻譜分析帶寬的矛盾。同時(shí)也解決了本地振蕩器輸出濾波器和中頻濾波器設(shè)計(jì)的難度。
[0025]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例射頻頻譜分析儀的電路結(jié)構(gòu)圖。參見(jiàn)圖1，該電路結(jié)構(gòu)，包括:帶通濾波器，諧波混頻器，本地振蕩器，低通濾波器，低噪放大器，前端匹配電路，射頻數(shù)字處理模塊。
[0026]圖2為本發(fā)明又一實(shí)施例射頻頻譜分析儀的更為詳細(xì)的電路結(jié)構(gòu)圖。參見(jiàn)圖2，該電路結(jié)構(gòu)，包括:帶通濾波器(I)，諧波混頻(2)，射頻巴倫(3)，本地振蕩器(4)，低通濾波器(5)，低噪放大器(6)，前端匹配電路(7)，高速AD轉(zhuǎn)換器(8)，數(shù)據(jù)處理(9)。
[0027]圖3為具體實(shí)施的諧波混頻器的電路。為了便于和標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆匹配，諧波混頻器的電路的射頻輸入、LO本振輸入和中頻輸出，三端口都采用了標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆阻抗。圖3的具體實(shí)施的諧波混頻器的電路，包括:帶通濾波器(I)，諧波混頻(2)，射頻巴倫(3)，低通濾波器(5)。其中，帶通濾波器(I)由高低阻抗線和一耦合電容構(gòu)成。諧波混頻(2)由兩只參數(shù)相近的射頻二極管構(gòu)成。由帶通濾波器(I)輸出的信號(hào)分成兩路，一路射頻信號(hào)互