一種手持式頻譜分析儀的設(shè)計與實現(xiàn)
超外差接收后的信號是中頻信號已經(jīng)是窄帶信號(帶寬小于20 MHz),通過合理選擇該信號的中心頻率和帶寬,以目前的器件水平,完全可以進行A/D采樣。在手持式頻譜儀設(shè)計中,中頻信號中心頻率選擇為21.4 MHz,帶寬選擇3 MHz。
這樣分辨率帶寬濾波、視頻濾波等均可采用數(shù)字信號處理實現(xiàn),由于手持式頻譜儀具有11檔分辨率帶寬、10檔視頻帶寬,采用模擬方式實現(xiàn)需要設(shè)計21個濾波器(其中部分濾波器的設(shè)計十分困難),采用數(shù)字信號處理后,只需要一片F(xiàn)PGA芯片即可,極大地節(jié)省了體積。一種手持式頻譜儀的設(shè)計方案如圖3所示。
下面分別介紹核心部什――超外差接收組件的設(shè)計。
2.3 超外差接收組件設(shè)計
超外差接收組件是手持式頻譜儀的核心組件,其性能直接決定了頻譜儀的相噪、雜散、本底噪聲等性能指標(biāo),超外差接收組件的組成框圖如圖4所示。
組件采用三級混頻方式實現(xiàn),第一中頻4 021.4 MHz,第二中頻821.4 MHz,第三中頻21.4MHz,這樣選擇的目的是第三混頻需要的800 MHz本振可以由第二混頻需要的3.2 GHz本振4分頻產(chǎn)生,從而減少了本振數(shù)量,降低了體積。
輸入衰減器是一個0~60 dB、步進10 dB的大功率射頻衰減器用于實現(xiàn)手持式頻譜儀的測量范圍(-120~+30 dBm)。
3 主要性能指標(biāo)
目前上述方案設(shè)計的手持式頻譜儀原理樣機已研制成功,在總參某項目中獲得應(yīng)用,核心部分體積只有190 mm×100 mm×60 mm,功耗約12 W,其主要性能指標(biāo)如下:
(1)頻率范圍:250 kHz~2.7 GHz;
(2)分辨率帶寬:30 Hz~1 MHz(1,3步進);
(3)視頻帶寬:10 Hz~1 MHz(1,3步進);
(4)掃寬設(shè)置:零掃寬,100 Hz~2.7 GHz;
(5)平均顯示噪聲電平(DANL,RBW:30 Hz,VBW:10 Hz下);
250 kHz~1 MHz:-100 dBm,1 MHz~2.7 GHz:-120 dBm;
(6)測量范圍:DANL~+30dBm;
(7)單邊帶相位噪聲:-80 dBc/Hz@20 kHz,1 GHz
(8)輸入駐波比:1.5:1。
4 結(jié)束語
由以上介紹可見,該手持式頻譜儀體積小、功耗低,達到了較高的技術(shù)性能,可滿足一般微波測量的需求,有望在微波通信網(wǎng)絡(luò)、雷達、電子對抗、空間技術(shù)、衛(wèi)星地面站、EMC測試等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
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