利用模擬帶寬預切換實現頻譜儀分辨率帶寬的系統技術方案

一種利用模擬帶寬預切換實現頻譜儀分辨率帶寬的系統，射頻信號首先通過第一混頻器與第一本振混頻產生第一中頻，第一中頻經過第一濾波器濾波處理后通過第二混頻器與第二本振混頻產生第二中頻，第二中頻經過第二濾波器濾波處理后通過第三混頻器與第三本振混頻產生第三中頻，在第三中頻與數字中頻處理部分之間還設有模擬帶寬切換模塊，第三中頻經過模擬帶寬切換模塊后，在數字中頻處理部分完成ADC采樣數字化、數字信號處理以及頻譜分析。本實用新型專利技術在分辨率帶寬設置得比較小的情況下，模擬中頻通過窄帶濾波盡量多的濾除進入數字中頻處理模塊的噪聲，提高信號的信噪比，提高測量的靈敏度。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及頻譜分析儀領域，尤其是射頻頻譜分析儀分辨率帶寬的系統，具體為利用模擬帶寬預切換實現頻譜儀分辨率帶寬的系統。
技術介紹
分辨率帶寬是頻譜分析儀的主要的技術指標之一，分辨率帶寬越小，區分靠近在一起的信號的能力就越強。頻譜分析儀按照實現方式分為兩種，過去的頻譜儀一般都是模擬式的，濾波器以模擬濾波器為主，這種頻譜儀不能獲得實時頻譜，且由于模擬濾波器會受到非線性、溫漂、老化等影響，測量精度不高，分辨率不會很高。現在的頻譜儀都是數字式的，也就是全數字中頻的頻譜分析儀，這種頻譜儀基于數字濾波器，故而形狀因子好，頻率分辨率高，穩定性優良，并且可以實現很窄的分辨率帶寬，而測量精度較高，測量速度更快，實時性也更強。因此在數字式頻譜分析儀中，分辨率帶寬濾波是數字中頻處理模塊設計的關鍵，它不僅決定了頻譜分析的有效信號帶寬，同時表征頻譜儀在響應中明確分離出兩個輸入信號的能力。由于數字濾波器特別是階數較高的數字濾波器，比如FIR濾波器，可以設計成過渡帶小、阻帶衰減高且具有很好波形因子的頻率響應，可以滿足頻譜分析儀對分辨率帶寬濾波器的特別要求。頻譜儀的分辨率帶寬也就完全由數字濾波器來決定，如圖1所示，射頻信號經過射頻下變頻后的模擬中頻經過簡單的濾波直接送至數字中頻模塊進行數字處理和分析，模擬中頻的帶寬一般有幾兆赫茲，帶寬內的噪聲同時傳送給數字中頻模塊，信號的信噪比受到惡化。
技術實現思路
所要解決的技術問題針對以上問題本技術提供了一種利用模擬帶寬預切換實現頻譜儀分辨率帶寬切換的系統，在分辨率帶寬的設置比較窄的情況下，將模擬中頻切換到窄帶濾波器通道，使得輸出信號的信噪比得到提高，從而可以提高頻譜儀的靈敏度。技術方案針對以上不足本技術提供了一種利用模擬帶寬預切換實現頻譜儀分辨率帶寬的系統，包括第一濾波器、第一混頻器、第一本振、第二混頻器、第二濾波器、第二本振、第三混頻器、第三本振、數字中頻處理部分；射頻信號首先通過第一混頻器與第一本振混頻產生第一中頻，第一中頻經過第一濾波器濾波處理后通過第二混頻器與第二本振混頻產生第二中頻，第二中頻經過第二濾波器濾波處理后通過第三混頻器與第三本振混頻產生第三中頻，其特征在于在第三中頻與數字中頻處理部分之間還設有模擬帶寬切換模塊，第三中頻經過模擬帶寬切換模塊后，在數字中頻處理部分完成ADC采樣數字化、數字信號處理以及頻譜分析。所述的第三中頻為模擬中頻，模擬中頻經過模擬帶寬切換模塊模擬濾波后，通過數字中頻處理部分的ADC采樣及數字濾波器完成分辨率帶寬的實現。所述的模擬中頻在進入到模擬帶寬切換模塊之前，有兩條濾波通道由其選擇通過，一條寬帶寬濾波通道，一條窄帶寬濾波通道，所述的模擬帶寬切換模塊預切換至寬帶寬濾波通道或窄帶寬濾波通道，是通過頻譜儀所設置的分辨率帶寬的大小來確定的，設定分辨率帶寬的中間值為lOOKHz，與該中間值比較后選擇通過其中的一個濾波通道①當頻譜儀設置的分辨率帶寬大于IOOKHz時，模擬中頻選擇經過3MHz帶寬的濾波器完成濾波，該模擬濾波器采用無源LC帶通濾波器作為寬帶寬濾波通道；②當頻譜儀設置的分辨率帶寬小于或者等于IOOKHz時，模擬中頻選擇經過300KHZ帶寬的濾波器完成濾波，該模擬濾波器采用陶瓷濾波器作為窄帶寬濾波通道。所述的模擬帶寬切換模塊的預切換是通過兩個單刀雙擲開關的開關切換來完成的，兩個單刀雙擲開關分別處于濾波器通道的輸入以及輸出端，當兩個開關同時接通其中一個濾波器的兩端時，該濾波器通道則被選擇。所述的開關的狀態由基于ARM的控制系統來控制，當頻譜儀的分辨率帶寬被設置好后，ARM控制系統首先將所設置分辨率帶寬與中間值做比較，來判斷模擬中頻該經過哪條濾波通道完成濾波，之后將控制單刀雙擲開關的命令以二進制數據的形式通過數據總線發送至射頻前端模塊，射頻前端模塊則由CPLD“可編程邏輯器件”接收數據，經過地址譯碼后，CPLD將控制碼發送給單刀雙擲開關，通過同時控制兩個單刀雙擲開關實現兩個濾波通道之間的切換。在所述的LC帶通濾波器后還設有一個電阻衰減網絡。有益效果本技術在分辨率帶寬設置得比較小的情況下，模擬中頻通過窄帶濾波盡量多的濾除進入數字中頻處理模塊的噪聲，提高信號的信噪比，提高測量的靈敏度。附圖說明圖1 :無模擬帶寬切換的原理框圖；圖2 :具有模擬帶寬預切換的原理框圖。具體實施方式下面對本技術作進一步詳細地說明。如圖2所示，射頻輸入信號進入射頻前端通道后，采用三級變頻的方式實現射頻下變頻，一種利用模擬帶寬預切換實現頻譜儀分辨率帶寬的系統，包括第一濾波器、第一混頻器、第一本振、第二混頻器、第二濾波器、第二本振、第三混頻器、第三本振、數字中頻處理部分；射頻信號首先通過第一混頻器與第一本振混頻產生第一中頻，第一中頻經過第一濾波器濾波處理后通過第二混頻器與第二本振混頻產生第二中頻，第二中頻經過第二濾波器濾波處理后通過第三混頻器與第三本振混頻產生第三中頻，在第三中頻與數字中頻處理部分之間還設有模擬帶寬切換模塊，第三中頻經過模擬帶寬切換模塊后，在數字中頻處理部分完成ADC采樣數字化、數字信號處理以及頻譜分析。利用模擬帶寬預切換實現頻譜儀的分辨率帶寬，射頻信號經過下變頻后的第三中頻為模擬中頻，該模擬中頻在進入到模擬帶寬切換模塊之前，有兩條濾波通道由其選擇通過，其中一條濾波通道的帶寬相對比較寬，可以達到3MHz，另外一條濾波通道的帶寬相對比較窄，只有300KHz。模擬中頻經過模擬帶寬切換模塊模擬濾波后，通過數字中頻處理部分的ADC采樣及數字濾波器完成分辨率帶寬的實現。模擬帶寬切換模塊預切換至哪條濾波通道，是通過頻譜儀所設置的分辨率帶寬的大小來確定的，設定分辨率帶寬的中間值為IOOKHz，與該中間值比較后選擇通過其中的一個濾波器①當頻譜儀設置的分辨率帶寬大于IOOKHz時，模擬中頻選擇經過3MHz帶寬的濾波器完成濾波，模擬中頻經過3MHz的濾波器，保證了頻譜信號分析的實時性。該模擬濾波器采用無源LC帶通濾波器的形式來實現，由電感、電容組合而成，LC帶通濾波器具有結構簡單、成本低、運行可靠性較高等特點，可以很好的滿足模擬中頻的濾波要求。②當頻譜儀設置的分辨率帶寬小于或者等于IOOKHz時，模擬中頻選擇經過300KHZ帶寬的濾波器完成濾波，在分辨率帶寬設置得比較小的情況下，模擬中頻經過300KHZ的濾波器，盡量多的濾除帶寬外的噪聲后，再傳送至ADC進行采樣，提高了采樣信號的信噪比，提高了測量的靈敏度。由于該模擬濾波器帶寬比較窄，本技術采用陶瓷濾波器作為該通道的濾波器，陶瓷濾波器具有Q值高、幅頻、相頻特性好，體積小、信噪比高等特點。可以很好的滿足模擬中頻窄帶濾波的要求。模擬帶寬切換模塊的預切換是通過兩個單刀雙擲開關的開關切換來完成的，兩個單刀雙擲開關分別處于濾波器通道的輸入以及輸出端，當兩個開關同時接通其中一個濾波器的兩端時，該濾波器通道則被選擇。開關的狀態由基于ARM的控制系統來控制，當頻譜儀的分辨率帶寬被設置好后，ARM控制系統首先將所設置分辨率帶寬與中間值做比較，來判斷模擬中頻該經過哪條濾波通道完成濾波，之后將控制單刀雙擲開關的命令以二進制數據的形式通過數據總線發送至射頻前端模塊，射頻前端模塊則由CPLD “可編程邏輯器件”接收數據，經過地址譯碼后本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用模擬帶寬預切換實現頻譜儀分辨率帶寬的系統，包括第一濾波器、第一混頻器、第一本振、第二混頻器、第二濾波器、第二本振、第三混頻器、第三本振、數字中頻處理部分；射頻信號首先通過第一混頻器與第一本振混頻產生第一中頻,第一中頻經過第一濾波器濾波處理后通過第二混頻器與第二本振混頻產生第二中頻，第二中頻經過第二濾波器濾波處理后通過第三混頻器與第三本振混頻產生第三中頻,?其特征在于：在第三中頻與數字中頻處理部分之間還設有模擬帶寬切換模塊，第三中頻經過模擬帶寬切換模塊后,在數字中頻處理部分完成ADC采樣數字化、數字信號處理以及頻譜分析。

【技術特征摘要】
1.一種利用模擬帶寬預切換實現頻譜儀分辨率帶寬的系統，包括第一濾波器、第一混頻器、第一本振、第二混頻器、第二濾波器、第二本振、第三混頻器、第三本振、數字中頻處理部分；射頻信號首先通過第一混頻器與第一本振混頻產生第一中頻，第一中頻經過第一濾波器濾波處理后通過第二混頻器與第二本振混頻產生第二中頻，第二中頻經過第二濾波器濾波處理后通過第三混頻器與第三本振混頻產生第三中頻，其特征在于在第三中頻與數字中頻處理部分之間還設有模擬帶寬切換模塊，第三中頻經過模擬帶寬切換模塊后，在數字中頻處理部分完成ADC采樣數字化、數字信號處理以及頻譜分析。2.根據權利要求1所述的利用模擬帶寬預切換實現頻譜儀分辨率帶寬的系統，其特征在于所述的第三中頻為模擬中頻，模擬中頻經過模擬帶寬切換模塊模擬濾波后，通過數字中頻處理部分的ADC采樣及數字濾波器完成分辨率帶寬的實現。3.根據權利要求2所述的利用模擬帶寬預切換實現頻譜儀分辨率帶寬的系統，其特征在于所述的模擬中頻在進入到模擬帶寬切換模塊之前，有兩條濾波通道由其選擇通過，一條寬帶寬濾波通道，一條窄帶寬濾波通道，所述的模擬帶寬切換模塊預切換至寬帶寬濾波...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鐘景華，俞菲菲，
申請(專利權)人：南京國睿安泰信科技股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：