0 引 言
频谱分析仪有“微波工程师的万用表”之称,能对信号的凿波分量、寄生、交调、噪声边带等进行很直观的测量和分析,是微波测量中必不可少的测量仪器之一。长期以来,由于传统台式频谱仪价格昂贵,且国内对微波的应用主要集中在雷达、电子对抗、空间技术、卫星地面站、EMC测试等领域,造成频谱仪的普及率不高。近年来,随着通讯技术的迅猛发展,特别是3G时代的到来,越来越多的野外作业需要频谱仪的支持,在这种形势下,传统频谱仪庞大的身躯、昂贵的价格日益制约着其应用的扩展,国外各仪器厂家安捷伦、R&S、安立等纷纷推出自己的便捷式频谱仪产品,但在国内便捷式频谱仪产品还十分罕见。手持式频谱仪最初的设计构想正是基于上述需求形势提出来的。
1 全模拟频谱仪方案简介
现代宽频频谱仪大都采用扫频超外差式接收方案,全模拟超外差式频谱分析仪简化原理框图如图1所示。
下面分别介绍核心部什——超外差接收组件的设计。
2.3 超外差接收组件设计
超外差接收组件是手持式频谱仪的核心组件,其性能直接决定了频谱仪的相噪、杂散、本底噪声等性能指标,超外差接收组件的组成框图如图4所示。
组件采用三级混频方式实现,第一中频4 021.4 MHz,第二中频821.4 MHz,第三中频21.4MHz,这样选择的目的是第三混频需要的800 MHz本振可以由第二混频需要的3.2 GHz本振4分频产生,从而减少了本振数量,降低了体积。
输入衰减器是一个0~60 dB、步进10 dB的大功率射频衰减器用于实现手持式频谱仪的测量范围(-120~+30 dBm)。
3 主要性能指标
目前上述方案设计的手持式频谱仪原理样机已研制成功,在总参某项目中获得应用,核心部分体积只有190 mm×100 mm×60 mm,功耗约12 W,其主要性能指标如下:
(1)频率范围:250 kHz~2.7 GHz;
(2)分辨率带宽:30 Hz~1 MHz(1,3步进);
(3)视频带宽:10 Hz~1 MHz(1,3步进);
(4)扫宽设置:零扫宽,100 Hz~2.7 GHz;
(5)平均显示噪声电平(DANL,RBW:30 Hz,VBW:10 Hz下);
250 kHz~1 MHz:<-100 dBm,1 MHz~2.7 GHz:<-120 dBm;
(6)测量范围:DANL~+30dBm;
(7)单边带相位噪声:-80 dBc/Hz@20 kHz,1 GHz
(8)输入驻波比:<1.5:1。
4 结束语
由以上介绍可见,该手持式频谱仪体积小、功耗低,达到了较高的技术性能,可满足一般微波测量的需求,有望在微波通信网络、雷达、电子对抗、空间技术、卫星地面站、EMC测试等领域获得应用。