[發明專利]一種頻譜分析儀射頻前端低波段電路微波集成裝置

有效

• 申請號: 201310561201.4
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103575986A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 任水生;毛黎明
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01R23/165
• 分類號: G01R23/165
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本發明涉及頻譜分析儀，尤其是與頻譜分析儀的射頻前端有關。

背景技術

現代頻譜儀大多采用掃頻超外差式接收方案，利用掃頻第一本振的方法，被測信號經混頻后得到固定的中頻信號，經不同帶寬濾波器后，就能觀察到頻差較小的兩個信號。在寬帶外差式頻譜儀設計中，為消除鏡像和多重響應等干擾，常采用兩種方案：第一種是采用預選器；第二種是采用上變頻。由于預選器頻率受下限限制，寬帶頻譜儀總是被劃分成高、低兩個波段。低波段采用高中頻的方案，它只要一個固定的低通濾波器而不是可調的低通或帶通就可以對鏡像進行抑制。高波段采用預選器對輸入信號進行預選，有效地抑制鏡像。對于低波段，先向上混頻至一個高中頻（例如3.9214GHz），然后該中頻信號再與第二本振混頻得到低中頻信號（例如321.4MHz）。

這是目前頻譜儀微波前端普遍采用的一種設計方法。該方法的低波段（3.1GHz以下）包含有3.1GHz的低通濾波器、0波段變頻組件、3.9214GHz帶通濾波器等微波組件。設計成本較高，結構布局、組件之間互聯等比較復雜。

另外由于頻譜儀是通過掃描第一本振的方式工作的，當本振頻率與所輸入的射頻頻率混頻后得到3.9214GHz信號時，再經過后續一系列處理，在屏幕上就會觀察到被測射頻信號，其他情況下只會顯示噪聲。而當射頻輸入1.9607GHz（0dBm）信號時，低波段整個噪聲抬高了約20dB，嚴重影響了測量效果及動態范圍。原因是由于0波段組件設計原因，低波段上變頻過程中，由于第一混頻器本身的原因，導致射頻信號1.9607GHz在經過混頻器后，產生的二次諧波信號恰好為3.9214GHz的第一中頻信號，該信號直接進入了中頻輸出端，使得在低波段本振信號無論掃描到哪個頻率點，在第一中頻輸出端都會有3.9214GHz的中頻信號泄漏到后端，導致頻譜儀低波段噪底被整體抬高。

由上述可見，現有設計的不足主要表現在以下幾個方面：

1、已有的低波段通道設計稱本較高，結構復雜，連通性較差。

2、已有的設計方案對于1.9607GHz射頻信號的二次諧波抑制能力較差，導致出現上文中所述的噪底被抬高的現象，使得信號測量動態范圍嚴重惡化。

3、已有的零頻抑制設計復雜，需要分別設計耦合器、移相器、幅相控制器、信號合成器等。這些單元均是通過微帶線或帶狀線在印制板上設計的，由于印制板制作誤差、設計誤差等因素，上述單元設計難度均很大，一致性較差、設計成本較高。

發明內容

本發明的任務在于解決現有技術中頻譜分析儀微波前端設計存在的不足，提供一種頻譜分析儀射頻前端低波段電路微波集成裝置。

其技術解決方案是：

一種頻譜分析儀射頻前端低波段電路微波集成裝置，包括印制板，在印制板上集成有：

第一變頻單元，其設置有第一混頻器，第一混頻器二次諧波抑制能力達到70dB，本振與射頻之間的隔離度達到55dB，本振與中頻的隔離度達到42dB，射頻及本振輸入頻率3GHz～10GHz，中頻帶寬達到4GHz；

第一本振通道，其設置有通過T形電阻衰減網絡與第一放大器，第一本振信號在進入本振輸入端口后，先通過T形電阻衰減網絡，以實現與輸入端口之間的阻抗匹配，經過衰減后的本振信號再進入第一放大電路，第一放大器的帶寬達到10GHz，輸出1dB壓縮點達到29dB，第一放大器使第一本振信號幅度達到+17dBm；

兩個3.9214GHz的第一帶通濾波器，帶寬為200MHz，用于抑制第一中頻以外的泄漏信號、諧波分頻信號，兩個第一帶通濾波器分別采用吸收式寬邊耦合濾波器和梳狀波濾波器，并采用級聯的形式，二者級聯后其帶外抑制可達到70dB以上；

第二變頻單元，其設置有第二混頻器與第二放大器，用于將3.9214GHz第一中頻信號變頻至321.4MHz的第二中頻，其將來自參考板的3.6GHz信號進行放大處理后，進入到第二混頻器中與第一中頻信號混頻，再經過321.4MHz的第二帶通濾波器濾除諧波、鏡頻信號后輸出到中頻板；

零頻抑制單元，其設置有耦合器與相位調整模塊，用于對零頻所對應的3.9214GHz本振信號進行幅度和相位的調整。

上述第一混頻器選用HMC787LC3B混頻器，第一放大器選用HMC788LP2E放大器，第二混頻器選用HMC213AMS8混頻器，相位調整模塊選用HMC346MS8G可控電子衰減器。

本發明具有以下有益技術效果：

一是將頻譜分析儀低波段微波變頻部分集成到一塊印制板上，集成化程度大幅提高，能夠降低成本，及提高技術指標。