[发明专利]基于AD9864中频数字化系统FFT宽带频谱仪设计

说明书

技术领域

    本发明涉及一次变频方式，基于集成数字化芯片使用FFT方式实现宽带频谱分析仪设计的方法。

背景技术

当前扫频频谱测量一般都采用超外差方式对输入信号进行下变频，从而在固定的中频频率上进行信号的分析处理。如图1所示，由于镜像频率的存在，一般使用三次变频变换到固定的中频进行处理；此种方式对于第一本振频率分辨率及频谱指标要求较高，而且在系统中存在多个本地振荡器容易产生交调信号，所以其成本较高且结构复杂。

发明内容

本发明的目的是基于AD9864中频数字化系统，利用直接采样或一次频率调谐方式实现宽带频谱测量，从而大大降低宽带频谱分析仪的设计难度和用户测量成本。

本发明的技术方案如下：

基于AD9864中频数字化系统FFT宽带频谱仪，其特征在于：包括有频谱分析仪硬件系统和PC上位机，其中频谱分析仪硬件系统包括有衰减器、射频开关一、10MHz参考频率、第一本振、第一混频器、检波器、AD9864中频数字化芯片、单片机；射频输入信号接入衰减器的信号输入端，可以对射频输入大信号进行衰减设置，衰减器的信号输出端与射频开关一相连，所述的10MHz参考频率接入第一本振，第一本振的信号输出端经环路滤波器后接入AD9864中频数字化芯片；根据射频输入信号的输入频率不同将射频信号分为三个通道分别进行处理：开关一的另一端输出的频率信号分别为f1、f2、f3，f1信号接入低通滤波器一，滤除高于通道频率的信号，低通滤波器一的另一端与开关四的输入端连接；f2信号接入低通滤波器二，低通滤波器二的另一端与开关三的的输入端连接；f3信号接入第一混频器的I端，第一混频器的R端连接带通滤波器，带通滤波器的另一端连接开关二的输入端，开关二的另一个输入端连接检波器，检波器的另一端与开关四的另一个输入端连接，开关二的输出端接入AD9864中频数字化芯片，其中第一本振的信号输出端还与第一混频器的L端连接，第一本振与第一混频器之间连接有放大器；开关四的输出端连接模数转换器二，模数转换器二接入单片机的信号输入端，单片机的信号输入端还与与AD9864中频数字化芯片连接，单片机的信号输出端与PC上位机之间通信连接；所述的第一本振产生200MHz至4400MHz的信号，对输入信号进行下变频，并提供AD9864中频数字化芯片的下变频本振信号；所述的第一混频器对射频输入的f3频率信号下变频至10.7MHz信号，检波器对10.7MHz中频信号进行检波后输出检波直流信号；AD9864中频数字化芯片对f2和10.7MHz中频信号进行下变频、数字化及抽取滤波等处理；所述的模数转换器二对检波直流信号和f1信号进行采集，所述的单片机对频谱分析仪硬件系统进行控制并将AD9864中频数字化芯片和模数转换器二输出的数据通过USB接口传给PC上位机进行处理并显示。

所述的基于AD9864中频数字化系统FFT宽带频谱仪，其特征在于：所述的PC上位机提供用户测量显示和参数设置，并通过USB接口接收中频数字化数据之后进行后续FFT、加窗处理、视频滤波及检波、显示等处理。

所述的基于AD9864中频数字化系统FFT宽带频谱仪，其特征在于：所述的AD9864中频数字化处理芯片可对10MHz至300MHz的中频输入信号进行下变频，然后进行AD变换、经三级抽取滤波器后输出中频数字化数据，中频处理带宽根据需要可在270kHz至6.8kHz之间可变。

所述的基于AD9864中频数字化系统FFT宽带频谱仪，其特征在于：所述的第一本振为单片集成PLL和VCO芯片，内置除1/2/4/8分频器的宽带频率合成器件，其输出频率范围为150MHz至4400MHz。

所述的基于AD9864中频数字化系统FFT宽带频谱仪，其特征在于：射频输入信号首先经衰减器及射频开关一后，根据用户不同测量频率设置分为“①、②、③、④”4个不同的通道进行处理，通道“①”为输入频率f<10MHz时选择直接AD采样利用FFT实现频率测量；通道“②”为输入频率10MHz≤f ≤200MHz时直接输入至AD9864中频数字化芯片处理后由PC上位机完成后续处理；通道“③”为频率200MHz<f ≤4400MHz时经一次变频及AD9864中频数字化芯片处理后由PC上位机完成后续处理；通道“④”为输入频率200MHz<f ≤4400MHz时经一次变频及直接检波后由PC上位机完成后续处理，此通道可以快速完成大扫宽频谱测量。