[發明專利]一種實現頻譜分析儀擴頻功能的裝置和方法

有效

• 申請號: 201310603251.4
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103607215A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 杜以濤;許建華;杜會文;崔素玲;周欽山;郭小文;閆亞力
• 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: H04B1/69
• 分類號: H04B1/69;G01R23/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及頻譜分析儀擴頻技術，尤其涉及一種實現譜分析儀擴頻功能的裝置和方法，屬于信號處理技術領域。

背景技術

目前對信號進行頻譜參數測試具有多種儀器。單對頻率參數進行測量的儀器設備有頻率計，單對信號幅度進行測量的儀器設備有功率計，綜合兩種功能于一體的是頻譜分析儀，其特點是測量頻率范圍寬，幅度測量范圍大。

目前信號輸入連接器有兩種類型：同軸和波導。同軸連接器適用于較低的頻率范圍，波導連接器適用于較高的頻率范圍。頻譜分析儀主機同軸連續測量范圍一般在DC～67GHz之間，而更高的測量頻率范圍受輸入信號連接器特性限制，一般采用擴頻方式實現，即將主機的本振引出，在擴頻模塊內部與輸入信號進行諧波混頻，產生的中頻信號返回到主機中進一步處理。現有技術的擴頻裝置都采用高次諧波混頻方式，根據預設定的混頻公式，利用主機本振輸出和中頻輸入接口，配置相應的控制算法，實現頻譜分析儀測量頻率范圍的擴展。但是往往具有如下缺陷：1，目前混頻器前端通常使用的用于濾除鏡像響應(混頻過程中，有兩個輸入信號能和同一頻率本振信號產生相同的中頻信號，它們一個比本振低一個中頻，一個比本振高一個中頻，其中一個信號稱為另一個信號的鏡像響應)的預選器，在高于67GHz以上頻段無法實現；2，目前通用擴頻模塊采用高諧波次數、低中頻頻率輸出方式，直接進入主機中頻通路，無法濾除鏡像信號；3，目前通用擴頻模塊的鏡像響應抑制多采用儀器內置內容軟件算法，利用雜散信號具有隨本振頻率變化的特點，分兩次掃描，本振頻率差值為2IF／n(IF為頻譜分析儀的中頻頻率，n為擴頻模塊的諧波混頻次數)，對測量結果進行取小運算，這樣不隨本振變化的信號為真實存在的信號，但是由于軟件算法關系，信號幅度比真實值偏小，而且每次都需要兩次結果進行疊加運算，導致測量速度變慢，不符合頻譜分析儀幅度測量準確度高、測量速度快的需求；4，鏡像響應抑制還采用儀器外控軟件算法或手動計算方式，根據具體的儀器的中頻頻率和諧波次數，計算各個響應點的頻率間隔，通過諧波混頻的計算方式能夠區分出真實信號與雜散信號，不僅需要很強的儀器構成專業知識，而且需要長的計算時間來分離雜散信號，測量速度更慢，不符合測試要求；5，現有的擴頻方式采用諧波混頻方式變頻損耗增加，對主機而言降低了小信號測量能力。

因此，能否設計一種新型的頻譜分析儀擴頻裝置及其擴頻方法以克服上述缺陷，成為本領域技術人員有待解決的技術難題。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明旨在提供一種實現頻譜分析儀擴頻功能的裝置及方法，能夠在頻率范圍高于67GHz時仍具備頻譜分析擴頻功能，并能夠實現鏡像、多重雜散信號的抑制，且不降低小信號測量能力。

本發明的實現，該實現譜分析儀擴頻功能的裝置包括：波導轉接器、第一波導開關、第二波導開關、高通濾波器、低通濾波器、基波混頻器、點頻本振和中頻濾波放大器，其中，波導轉接器與第一波導開關連接，第一波導開關分別與高通濾波器、低通濾波器的輸入端連接，高通濾波器、低通濾波器的輸出端分別與第二波導開關連接，第二波導開關、基波混頻器和點頻本振順次連接，基波混頻器與中頻濾波放大器連接。

在一些技術方案中，點頻本振的本振頻率范圍F_LO符合如下要求：F_LO＝2*n*YTO，其中n為擴頻模塊的諧波混頻次數，YTO為釔鐵石榴石振蕩器輸出頻率。

在一些技術方案中，中頻輸出范圍F_IF=本振頻率范圍F_LO-輸入信號頻率范圍F_RF，或中頻輸出范圍F_IF=輸入信號頻率范圍F_RF-本振頻率范圍F_LO。

在一些技術方案中，中頻輸出范圍F_IF在頻譜分析儀主機預選器覆蓋頻段內。

在一些技術方案中，釔鐵石榴石振蕩器輸出頻率3.1～9.9GHz，步進值為200MHz。

在一些技術方案中，中頻輸出范圍F_IF在4～26.5GHz之間。

本發明還公開了一種實現頻譜分析儀擴頻功能的方法，其包括如下步驟：

步驟一，將擴頻裝置與頻譜分析儀主機進行如下連接：頻譜分析儀主機連接到擴頻裝置中的第一波導開關、第二波導開關、點頻本振和中頻濾波放大器；

步驟二，向波導轉接器輸入信號，信號經波導轉接器進入第一波導開關；

步驟三，根據頻譜分析儀主機設置的狀態參數，配置擴頻裝置中的波導開關狀態，使信號經過不同的濾波器，處于不同的工作頻段；