[發明專利]利用窄帶本振和開關濾波實現射頻頻譜儀下變頻的方法

有效

• 申請號: 201010178515.2
• 申請日: 2010-05-14
• 公開（公告）號: CN101867381A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 梁強
• 申請（專利權）人: 安徽白鷺電子科技有限公司
• 主分類號: H04B1/16
• 分類號: H04B1/16;G01R23/16
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及通訊領域，尤其是射頻頻譜儀射頻信號下變頻的方法，具體為利用窄帶本振和開關濾波實現射頻頻譜儀下變頻的方法。

背景技術

頻譜分析儀大都采用超外差技術對射頻信號進行下變頻處理，以獲得可供處理的中頻信號(通常從幾十赫兆茲到幾百兆赫茲)。由于對不同頻率的射頻下變頻后要獲得固定中頻，所以需要較寬的射頻本振來覆蓋測量頻率范圍(一般要求本振信號的頻率跨度與射頻輸入信號的頻率范圍相當)。在超外差式頻譜分析儀中，為了避免射頻輸入與中頻信號同頻，低波段無一例外都是采用高中頻方案。射頻頻譜儀一般采用兩種方式來實現射頻下變頻。

第一種方式是采用寬本振全高中頻方法實現下變頻，如圖1所示，這種方案的優點是射頻輸入只需要一低通濾波器即可，一個波段即完成射頻信號下變頻，射頻通道無需開關切換，控制簡單，全頻段掃描時間快。但這種方案最大缺陷是要求第一本振頻率跨度要大于射頻輸入頻率范圍，而且本振的最低頻率遠大于射頻輸入的最高頻率；本振頻率合成復雜、成本高、難度大。

第二種方式是采用高低兩個波段方案來實現下變頻，低波段同樣采用高中頻方案，高波段采用可調諧帶通濾波器濾波后實現下變頻。如圖2所示，這種方案相對第一方案的優點是第一本振頻率跨度相對窄、頻率低，本振頻率跨度只要大于射頻輸入頻率范圍的一半即可，而且本振最低頻率大于射頻輸入中間頻率即可。缺點是高波段可調諧濾波器實現難度大、成本高、掃描時間長。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用窄帶本振和開關濾波實現射頻頻譜儀下變頻的方法，通過窄帶本振和開關濾波實現下變頻，以解決傳統技術的下變頻方法難度大、成本高、掃描時間長的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

利用窄帶本振和開關濾波實現射頻頻譜儀下變頻的方法，采用多個并聯的帶通濾波器，所述帶通濾波器并聯電路輸入端和輸出端分別連接有開關濾波器，輸出端開關濾波器的信號輸出線上連接有第一本振，還包括相互并聯的高波段通道和低波段通道，所述高波段通道為低通濾波器，低波段通道包括帶通濾波器和與帶通濾波器串聯的第二本振，所述第一本振輸出端通過雙向開關與高波段通道和低波段通道并聯電路的輸入端連接，高波段通道和低波段通道并聯電路的輸出端通過另一個雙向開關與第三本振輸入端連接；其特征在于：將一定頻率范圍的射頻輸入信號輸入至帶通濾波器并聯電路，被帶通濾波器輸入端的開關濾波器選擇，射頻輸入信號分別輸入至不同的所述帶通濾波器中，并被帶通濾波器分成多個頻率范圍的射頻輸入信號，通過帶通濾波器并聯電路輸出端的開關濾波器將所述多個頻率范圍的射頻輸入信號依次輸出至第一本振；在第一本振中依次將掃描到的多個頻率范圍的射頻輸入信號和第一本振的信號混合，混合后的信號分為第一中頻、第二中頻、低中頻，通過第一本振輸出端的雙向開關，依次使高中頻輸入至高波段通道，第二中頻、低中頻輸入至低波段通道；高波段通道和低波段通道并聯電路通過輸出端的雙向選擇開關，依次將經過高波段通道的高中頻、經過低波段通道的第二中頻、低中頻輸出至第三本振，并分別與第三本振信號混合后進行中頻處理。

所述的利用窄帶本振和開關濾波實現射頻頻譜儀下變頻的方法，其特征在于：所述第一本振的頻率跨度大于輸入至帶通濾波器并聯電路的射頻信號頻率范圍的三分之一。

所述的利用窄帶本振和開關濾波實現射頻頻譜儀下變頻的方法，其特征在于：所述第一本振對多個頻率范圍的射頻輸入信號的掃描由FPGA構成的掃描電路實現。

本發明中，根據射頻輸入頻率范圍來確定第一本振頻率范圍、合理劃分頻率波段、頻率調諧方程、射頻開關濾波器、混頻的中頻頻率，實現低成本、設計簡單。本振在掃描過程中由FPGA構成的掃描電路自動控制掃描速度、換波段、通道切換和回掃。本發明掃描過程全數字化控制，以數字化步進掃描代替模擬掃描，并且掃描時間及掃描點數可程控。

下變頻總共存在三種頻率調諧方式，如圖3所示；為了盡量縮小第一本振頻率跨度，這三種頻率調諧方式如果在方案中都有使用，實際要求第一本振頻率跨度大于射頻頻率范圍三分之一即可，同樣對本振頻率要求也低。

其中“本振-射頻＝高中頻(一般稱為“第一中頻”)”這種頻率調諧方式是所有頻譜分析儀下變頻方案必需采用的，主要是為了避免低波段射頻頻率與低中頻頻率相同，所以提高混頻后中頻頻率，從而可以擴大低波段的射頻輸入頻率范圍。“本振-射頻＝低中頻(一般稱為“第二中頻”)”和“射頻-本振＝低中頻”這兩種頻率調諧方式是頻譜分析儀高波段經常采用的。