利用模拟带宽预切换实现频谱仪分辨率带宽的系统技术方案

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，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模块，第三中频经过模拟带宽切换模块后，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。本实用新型专利技术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模块的噪声，提高信号的信噪比，提高测量的灵敏度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术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。
技术介绍
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模块设计的关键，它不仅决定了频谱分析的有效信号带宽，同时表征频谱仪在响应中明确分离出两个输入信号的能力。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1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模块进行数字处理和分析，模拟中频的带宽一般有几兆赫兹，带宽内的噪声同时传送给数字中频模块，信号的信噪比受到恶化。
技术实现思路
所要解决的技术问题针对以上问题本技术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技术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模块，第三中频经过模拟带宽切换模块后，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。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模块之前，有两条滤波通道由其选择通过，一条宽带宽滤波通道，一条窄带宽滤波通道，所述的模拟带宽切换模块预切换至宽带宽滤波通道或窄带宽滤波通道，是通过频谱仪所设置的分辨率带宽的大小来确定的，设定分辨率带宽的中间值为lOOKHz，与该中间值比较后选择通过其中的一个滤波通道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模块的预切换是通过两个单刀双掷开关的开关切换来完成的，两个单刀双掷开关分别处于滤波器通道的输入以及输出端，当两个开关同时接通其中一个滤波器的两端时，该滤波器通道则被选择。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模块，射频前端模块则由CPLD“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。有益效果本技术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模块的噪声，提高信号的信噪比，提高测量的灵敏度。附图说明图1 :无模拟带宽切换的原理框图；图2 :具有模拟带宽预切换的原理框图。具体实施方式下面对本技术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模块，第三中频经过模拟带宽切换模块后，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。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模块之前，有两条滤波通道由其选择通过，其中一条滤波通道的带宽相对比较宽，可以达到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。模拟带宽切换模块预切换至哪条滤波通道，是通过频谱仪所设置的分辨率带宽的大小来确定的，设定分辨率带宽的中间值为IOOKHz，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，本技术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。模拟带宽切换模块的预切换是通过两个单刀双掷开关的开关切换来完成的，两个单刀双掷开关分别处于滤波器通道的输入以及输出端，当两个开关同时接通其中一个滤波器的两端时，该滤波器通道则被选择。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模块，射频前端模块则由CPLD “可编程逻辑器件”接收数据，经过地址译码后本文档来自技高网...

【技术保护点】
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模块，第三中频经过模拟带宽切换模块后,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。

【技术特征摘要】
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模块，第三中频经过模拟带宽切换模块后，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。2.根据权利要求1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。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模块之前，有两条滤波通道由其选择通过，一条宽带宽滤波通道，一条窄带宽滤波通道，所述的模拟带宽切换模块预切换至宽带宽滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟景华，俞菲菲，
申请(专利权)人：南京国睿安泰信科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：