一種手持式頻譜分析儀的設計與實現(xiàn)

0 引 言
頻譜分析儀有“微波工程師的萬用表”之稱，能對信號的鑿波分量、寄生、交調(diào)、噪聲邊帶等進行很直觀的測量和分析，是微波測量中必不可少的測量儀器之一。長期以來，由于傳統(tǒng)臺式頻譜儀價格昂貴，且國內(nèi)對微波的應用主要集中在雷達、電子對抗、空間技術、衛(wèi)星地面站、EMC測試等領域，造成頻譜儀的普及率不高。近年來，隨著通訊技術的迅猛發(fā)展，特別是3G時代的到來，越來越多的野外作業(yè)需要頻譜儀的支持，在這種形勢下，傳統(tǒng)頻譜儀龐大的身軀、昂貴的價格日益制約著其應用的擴展，國外各儀器廠家安捷倫、RS、安立等紛紛推出自己的便捷式頻譜儀產(chǎn)品，但在國內(nèi)便捷式頻譜儀產(chǎn)品還十分罕見。手持式頻譜儀最初的設計構想正是基于上述需求形勢提出來的。

1 全模擬頻譜儀方案簡介
現(xiàn)代寬頻頻譜儀大都采用掃頻超外差式接收方案，全模擬超外差式頻譜分析儀簡化原理框圖如圖1所示。

圖1所示的頻譜儀采用掃頻方式工作：中頻濾波器組由多個中心頻率相同、帶寬不同的濾波器組成，通過不斷改變掃頻本振信號的頻率，混頻器就可以使不同頻率的輸入信號依次落到中頻濾波器通帶范圍內(nèi)，從而完成對整個頻段信號的頻譜分析。

2 一種手持式頻譜儀的方案設計
2．1 全模擬頻譜儀方案的啟示
全模擬方式頻譜儀方案很好地詮釋了頻譜儀的基本組成，如圖2所示。

(1)由掃頻本振和混頻器構成的超外差接收組件，將寬帶輸入信號轉(zhuǎn)換為中頻窄帶信號，便于后續(xù)電路的進一步分析處理。
(2)中頻濾波器組由一系列帶通(或低通濾波器)組成，不同的濾波器帶寬決定了不同的頻率分辨率，用于實現(xiàn)頻譜儀的分辨率帶寬，是頻譜分析儀必不可少的核心部件之一。
(3)檢波器用于檢測分辨器帶寬內(nèi)的信號能量，是頻譜分析儀必不可少的核心部件之一。
(4)視頻濾波器由一系列低通濾波器組成，用于濾除檢波后的頻譜信息的高頻分量，可以改善頻譜顯示的視覺效果，是頻譜儀的重要組件之一。
(5)頻譜顯示器件是頻譜儀顯示頻譜分析結(jié)果的平臺，是頻譜分析儀不可或缺的重要功能組件。
2．2 一種手持式頻譜儀的方案設計
手持式頻譜儀設計首先需要解決的是體積問題，解決該問題的根本途徑是：功能組件盡量數(shù)字化。
手持式頻譜分析儀頻率范圍250 kHz～2．7 GHz，在圖2所示的頻潛儀核心組成框圖中，受A／D采樣器和采樣帶寬的限制，超外差接收組件仍需采用模擬(微波)電路設計。