专利名称：利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及频谱分析仪领域，尤其是射频频谱分析仪分辨率带宽的系统，具体为利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽的系统。
背景技术：
分辨率带宽是频谱分析仪的主要的技术指标之一，分辨率带宽越小，区分靠近在一起的信号的能力就越强。频谱分析仪按照实现方式分为两种，过去的频谱仪一般都是模拟式的，滤波器以模拟滤波器为主，这种频谱仪不能获得实时频谱，且由于模拟滤波器会受到非线性、温漂、老化等影响，测量精度不高，分辨率不会很高。现在的频谱仪都是数字式的，也就是全数字中频的频谱分析仪，这种频谱仪基于数字滤波器，故而形状因子好，频率 分辨率高，稳定性优良，并且可以实现很窄的分辨率带宽，而测量精度较高，测量速度更快，实时性也更强。因此在数字式频谱分析仪中，分辨率带宽滤波是数字中频处理�？樯杓频墓丶唤鼍龆似灯追治龅挠行藕糯恚北碚髌灯滓窃谙煊χ忻魅贩掷氤隽礁鍪淙胄藕诺哪芰�。由于数字滤波器特别是阶数较高的数字滤波器，比如FIR滤波器，可以设计成过渡带小、阻带衰减高且具有很好波形因子的频率响应，可以满足频谱分析仪对分辨率带宽滤波器的特别要求。频谱仪的分辨率带宽也就完全由数字滤波器来决定，如图I所示，射频信号经过射频下变频后的模拟中频经过简单的滤波直接送至数字中频�？榻惺执砗头治觯Ｄ庵衅档拇硪话阌屑刚缀兆龋砟诘脑肷贝透种衅的？椋藕诺男旁氡仁艿蕉窕�
发明内容
所要解决的技术问题针对以上问题本发明提供了一种利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽切换的系统，在分辨率带宽的设置比较窄的情况下，将模拟中频切换到窄带滤波器通道，使得输出信号的信噪比得到提高，从而可以提高频谱仪的灵敏度。技术方案针对以上不足本发明提供了一种利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽的系统，包括第一滤波器、第一混频器、第一本振、第二混频器、第二滤波器、第二本振、第三混频器、第三本振、数字中频处理部分；射频信号首先通过第一混频器与第一本振混频产生第一中频，第一中频经过第一滤波器滤波处理后通过第二混频器与第二本振混频产生第二中频，第二中频经过第二滤波器滤波处理后通过第三混频器与第三本振混频产生第三中频，其特征在于在第三中频与数字中频处理部分之间还设有模拟带宽切换�？椋谌衅稻Ｄ獯砬谢荒？楹螅谑种衅荡聿糠滞瓿葾DC采样数字化、数字信号处理以及频谱分析。所述的第三中频为模拟中频，模拟中频经过模拟带宽切换模块模拟滤波后，通过数字中频处理部分的ADC采样及数字滤波器完成分辨率带宽的实现。所述的模拟中频在进入到模拟带宽切换�？橹埃辛教趼瞬ㄍǖ烙善溲≡裢ü惶蹩泶砺瞬ㄍǖ溃惶跽砺瞬ㄍǖ溃龅哪Ｄ獯砬谢荒？樵で谢恢量泶砺瞬ㄍǖ阑蛘砺瞬ㄍǖ溃峭ü灯滓撬柚玫姆直媛蚀淼拇笮±慈范ǖ模瓒ǚ直媛蚀淼闹屑渲滴│Е疲敫弥屑渲当冉虾笱≡裢ü渲械囊桓雎瞬ㄍǖ�
①当频谱仪设置的分辨率带宽大于IOOKHz时，模拟中频选择经过3MHz带宽的滤波器完成滤波，该模拟滤波器采用无源LC带通滤波器作为宽带宽滤波通道；
②当频谱仪设置的分辨率带宽小于或者等于IOOKHz时，模拟中频选择经过300KHz带宽的滤波器完成滤波，该模拟滤波器采用陶瓷滤波器作为窄带宽滤波通道。所述的模拟带宽切换�？榈脑で谢皇峭ü礁龅サ端揽氐目厍谢焕赐瓿傻模礁龅サ端揽胤直鸫τ诼瞬ㄆ魍ǖ赖氖淙胍约笆涑龆耍绷礁隹赝苯油ㄆ渲幸桓雎瞬ㄆ鞯牧蕉耸保寐瞬ㄆ魍ǖ涝虮谎≡�。所述的开关的状态由基于ARM的控制系统来控制，当频谱仪的分辨率带宽被设置好后，ARM控制系统首先将所设置分辨率带宽与中间值做比较，来判断模拟中频该经过哪条滤波通道完成滤波，之后将控制单刀双掷开关的命令以二进制数据的形式通过数据总线发送至射频前端�？椋淦登岸四？樵蛴蒀PLD“可编程逻辑器件”接收数据，经过地址译码后，·CPLD将控制码发送给单刀双掷开关，通过同时控制两个单刀双掷开关实现两个滤波通道之间的切换。在所述的LC带通滤波器后还设有一个电阻衰减网络。有益效果本发明在分辨率带宽设置得比较小的情况下，模拟中频通过窄带滤波尽量多的滤除进入数字中频处理�？榈脑肷岣咝藕诺男旁氡龋岣卟饬康牧槊舳�。
图I :无模拟带宽切换的原理框图2 :具有模拟带宽预切换的原理框图。
具体实施例方式下面对本发明作进一步详细地说明。如图2所示，射频输入信号进入射频前端通道后，采用三级变频的方式实现射频下变频，一种利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽的系统，包括第一滤波器、第一混频器、第一本振、第二混频器、第二滤波器、第二本振、第三混频器、第三本振、数字中频处理部分；射频信号首先通过第一混频器与第一本振混频产生第一中频，第一中频经过第一滤波器滤波处理后通过第二混频器与第二本振混频产生第二中频，第二中频经过第二滤波器滤波处理后通过第三混频器与第三本振混频产生第三中频，在第三中频与数字中频处理部分之间还设有模拟带宽切换�？椋谌衅稻Ｄ獯砬谢荒？楹螅谑种衅荡聿糠滞瓿葾DC采样数字化、数字信号处理以及频谱分析。利用模拟带宽预切换实现频谱仪的分辨率带宽，射频信号经过下变频后的第三中频为模拟中频，该模拟中频在进入到模拟带宽切换�？橹埃辛教趼瞬ㄍǖ烙善溲≡裢ü渲幸惶趼瞬ㄍǖ赖拇硐喽员冉峡恚梢源锏�3MHz，另外一条滤波通道的带宽相对比较窄，只有300KHz。模拟中频经过模拟带宽切换�？槟Ｄ饴瞬ê螅ü种衅荡聿糠值腁DC采样及数字滤波器完成分辨率带宽的实现。模拟带宽切换�？樵で谢恢聊奶趼瞬ㄍǖ溃峭ü灯滓撬柚玫姆直媛蚀淼拇笮±慈范ǖ模瓒ǚ直媛蚀淼闹屑渲滴狪OOKHz，与该中间值比较后选择通过其中的一个滤波器
①当频谱仪设置的分辨率带宽大于IOOKHz时，模拟中频选择经过3MHz带宽的滤波器完成滤波，模拟中频经过3MHz的滤波器，保证了频谱信号分析的实时性。该模拟滤波器采用无源LC带通滤波器的形式来实现，由电感、电容组合而成，LC带通滤波器具有结构简单、成本低、运行可靠性较高等特点，可以很好的满足模拟中频的滤波要求。②当频谱仪设置的分辨率带宽小于或者等于IOOKHz时，模拟中频选择经过300KHZ带宽的滤波器完成滤波，在分辨率带宽设置得比较小的情况下，模拟中频经过300KHZ的滤波器，尽量多的滤除带宽外的噪声后，再传送至ADC进行采样，提高了采样信号的信噪比，提高了测量的灵敏度。
由于该模拟滤波器带宽比较窄，本发明采用陶瓷滤波器作为该通道的滤波器，陶瓷滤波器具有Q值高、幅频、相频特性好，体积小、信噪比高等特点。可以很好的满足模拟中频窄带滤波的要求。模拟带宽切换�？榈脑で谢皇峭ü礁龅サ端揽氐目厍谢焕赐瓿傻模礁龅サ端揽胤直鸫τ诼瞬ㄆ魍ǖ赖氖淙胍约笆涑龆耍绷礁隹赝苯油ㄆ渲幸桓雎瞬ㄆ鞯牧蕉耸保寐瞬ㄆ魍ǖ涝虮谎≡瘛？氐淖刺苫贏RM的控制系统来控制，当频谱仪的分辨率带宽被设置好后，ARM控制系统首先将所设置分辨率带宽与中间值做比较，来判断模拟中频该经过哪条滤波通道完成滤波，之后将控制单刀双掷开关的命令以二进制数据的形式通过数据总线发送至射频前端�？椋淦登岸四？樵蛴蒀PLD “可编程逻辑器件”接收数据，经过地址译码后，CPLD将控制码发送给单刀双掷开关，通过同时控制两个单刀双掷开关实现两个滤波通道之间的切换。由于两个滤波器通道的滤波器的插入损耗并不一致，为了消除由此带来的带宽转换幅度误差，保证系统增益的一致性，在插入损耗相对稍小的LC带通滤波器后增加一个电阻衰减网络，以达到和陶瓷滤波器相同的插入损耗。经过模拟带宽切换�？樵で谢缓蟮哪Ｄ庵衅担墒致瞬ㄆ鞯拇砭龆ㄆ灯滓堑姆直媛蚀恚檬致瞬ㄆ骺梢允迪趾苷姆直媛蚀恚⑶铱梢陨杓瞥晒纱�、阻带衰减高且具有很好波形因子的频率响应，利用数字滤波器的这些特征，频谱仪的分辨率带宽可以设计得非常小，可以做到1Hz。利用FPGA (现场可编程大规模集成电路)设计实现数字滤波器，分辨率带宽是通过多抽取率滤波器设计实现的，针对下变频后依然过采样的数据流，则需要以不同速率的滤波和抽�。缘玫讲煌氖凳狈治龃恚庋导实某槿÷时浠段Ш艽螅毙枰险姆直媛蚀硎保涑槿÷屎芨撸蟛捎枚嗉兜穆瞬ê统槿±粗鸩浇档筒裳剩庋步档土硕悦恳患犊够斓瞬ㄆ鞯囊�。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限制于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1.一种利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽的系统，包括第一滤波器、第一混频器、第一本振、第二混频器、第二滤波器、第二本振、第三混频器、第三本振、数字中频处理部分；射频信号首先通过第一混频器与第一本振混频产生第一中频，第一中频经过第一滤波器滤波处理后通过第二混频器与第二本振混频产生第二中频，第二中频经过第二滤波器滤波处理后通过第三混频器与第三本振混频产生第三中频，其特征在于在第三中频与数字中频处理部分之间还设有模拟带宽切换�？椋谌衅稻Ｄ獯砬谢荒？楹螅谑种衅荡聿糠滞瓿葾DC采样数字化、数字信号处理以及频谱分析。
2.根据权利要求I所述的利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽的系统，其特征在于所述的第三中频为模拟中频，模拟中频经过模拟带宽切换�？槟Ｄ饴瞬ê螅ü种衅荡聿糠值腁DC采样及数字滤波器完成分辨率带宽的实现。
3.根据权利要求2所述的利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽的系统，其特征在于所述的模拟中频在进入到模拟带宽切换�？橹埃辛教趼瞬ㄍǖ烙善溲≡裢ü惶蹩泶砺瞬ㄍǖ溃惶跽砺瞬ㄍǖ溃龅哪Ｄ獯砬谢荒？樵で谢恢量泶砺瞬ㄍǖ阑蛘砺瞬ㄍǖ溃峭ü灯滓撬柚玫姆直媛蚀淼拇笮±慈范ǖ模瓒ǚ直媛蚀淼闹屑渲滴│Е疲敫弥屑渲当冉虾笱≡裢ü渲械囊桓雎瞬ㄍǖ� ①当频谱仪设置的分辨率带宽大于IOOKHz时，模拟中频选择经过3MHz带宽的滤波器完成滤波，该模拟滤波器采用无源LC带通滤波器作为宽带宽滤波通道； ②当频谱仪设置的分辨率带宽小于或者等于IOOKHz时，模拟中频选择经过300KHz带宽的滤波器完成滤波，该模拟滤波器采用陶瓷滤波器作为窄带宽滤波通道。
4.根据权利要求2或3所述的利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽的系统，其特征在于所述的模拟带宽切换�？榈脑で谢皇峭ü礁龅サ端揽氐目厍谢焕赐瓿傻模礁龅サ端揽胤直鸫τ诼瞬ㄆ魍ǖ赖氖淙胍约笆涑龆耍绷礁隹赝苯油ㄆ渲幸桓雎瞬ㄆ鞯牧蕉耸保寐瞬ㄆ魍ǖ涝虮谎≡�。
5.根据权利要求4所述的利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽的系统，其特征在于所述的开关的状态由基于ARM的控制系统来控制，当频谱仪的分辨率带宽被设置好后，ARM控制系统首先将所设置分辨率带宽与中间值做比较，来判断模拟中频该经过哪条滤波通道完成滤波，之后将控制单刀双掷开关的命令以二进制数据的形式通过数据总线发送至射频前端�？椋淦登岸四？樵蛴蒀PLD “可编程逻辑器件”接收数据，经过地址译码后，CPLD将控制码发送给单刀双掷开关，通过同时控制两个单刀双掷开关实现两个滤波通道之间的切换。
6.根据权利要求3所述的利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽的系统，其特征在于在所述的LC带通滤波器后还设有一个电阻衰减网络。
全文摘要
本发明涉及一种利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽的系统，射频信号首先通过第一混频器与第一本振混频产生第一中频,第一中频经过第一滤波器滤波处理后通过第二混频器与第二本振混频产生第二中频，第二中频经过第二滤波器滤波处理后通过第三混频器与第三本振混频产生第三中频,其特征在于在第三中频与数字中频处理部分之间还设有模拟带宽切换�？椋谌衅稻Ｄ獯砬谢荒？楹�,在数字中频处理部分完成ADC采样数字化、数字信号处理以及频谱分析。本发明在分辨率带宽设置得比较小的情况下，模拟中频通过窄带滤波尽量多的滤除进入数字中频处理�？榈脑肷岣咝藕诺男旁氡龋岣卟饬康牧槊舳�。
文档编号G01R23/167GK102879644SQ201210428608
公开日2013年1月16日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者钟景华, 俞菲菲 申请人:南京国睿安泰信科技股份有限公司
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