[发明专利]一种具有滤波器组的频谱分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及测量、测试技术领域，特别是涉及一种具有滤波器组的频谱分析仪。

背景技术

在测试测量领域，频谱分析仪是用来分析被测信号的频谱特性的仪器，主要可以测量频率、幅度、失真度、调制度、谱纯度等各项参数，具有很宽的频率测量范围和很低的幅度监测灵敏度，主要应用于基站维护、电子产品研发、生产等领域。

现有的频谱分析仪多采用超外差式结构，主要是将被测信号与一个本振信号进行混频得到中频信号，然后再采样显示，如专利申请号为01816675.X、201310424411.9、201310552314.8、201310551590.2等的中国专利申请文件均公开了超外差式频谱分析仪。下面进行详细说明，结合参考附图1，附图1示出了一种超外差式频谱分析仪100的电路原理，频谱分析仪100包括衰减模块101、滤波模块102、混频器104、本振103，衰减模块101的输入端连接频谱分析仪100的输入端口、输出端连接滤波模块102的输入端，滤波模块102的输出端连接到混频器104的一个输入端，混频器104的另一个输入端连接本振103的输出端，混频器104的输出端输出中频信号给下一级处理单元（比如给模数转换器采样）。具体工作时，被测信号首先进入衰减模块101，衰减模块101对被测信号进行衰减或不衰减处理（根据被测信号幅度决定），然后将被测信号送入滤波器102进行滤波，去除不需要的杂散信号，然后将被测信号引入到混频器104，混频器104利用本振103输出的本振信号对被测信号混频，得到两者的差，即为中频信号，中频信号是模数转换器可以采样得到的信号，便于后续数字处理。

对于衰减模块101，可以有多种实现方式，如专利申请号为201310552314.8、201310551589.X、201310551590.2等中国专利申请文件就涉及到多种衰减模块101的实现方式。衰减模块101的主要作用是为了保证混频器104工作在线性区域而首先需要对被测信号进行衰减，可以由可选的可变衰减器和固定衰减器共同构成；有时还需要设置可选的前置放大器，用于在被测信号为小信号时进行放大处理，可以降低后级电路所带来的信噪比恶化问题，即降低了噪声，就使得小信号可以准确的测量得到。并且除了被测信号引入的端口之外，一般还需要设置校准端口，校准端口用于引入校准信号来校准整个频谱分析仪100的射频链路。

对于滤波模块102，也可以有多种实现方式。在频谱分析仪100的频率范围不高时，可以由低通滤波器直接构成，低通滤波器的插入损耗一般较小，但是随着频谱分析仪100的频率范围越来越高，对本振103的整个要求（包括本振103的扫频范围）也越来越高，为了降低对本振信号的要求，将输入信号分波段混频是一种好的方案，此时滤波模块102仅采用低通滤波器不能有效的达到减少本振信号向射频输入端口的泄露和中频馈通等问题，就需要用到滤波器组实现。滤波器组，即采用多个滤波器分频段滤波，滤波器组可以由低通滤波器+带通滤波器构成，可以使得频谱分析仪100的频率范围非常大，也可以将频谱分析仪100的低频段和高频段分开，低频段采用低通滤波器，高频段采用多个带通滤波器组成的滤波器组，进而使得频谱分析仪100的频率范围非常大，如专利申请号为201310424411.9的中国专利申请文件就公开了此种类型的滤波模块102的实现方案。

由于采用了多个滤波器构成的滤波器组的形式，就需要多路开关来选通其中某一个滤波器工作，因此在滤波器组的前端和后端均设置有开关单元，开关单元的组成也具有各种现有方案，如专利申请号为201310424411.9的中国专利申请文件就公开了多种实现方案。

本振103一般采用锁相环实现，锁相环根据需求可以有很宽的频率范围和很好的相噪指标，能够满足频谱分析仪100的本振信号的需求。

混频器104是对被测信号和本振信号进行乘积运算的单元，即假设被测信号为cosα，本振信号为cosβ，则输出的中频信号为cosα*cosβ=[cos(α+β)+cos(α-β)]/2,进而得到中频信号。

对于现在的频谱分析仪100来说，在所述混频器104之后还可以进一步设置有混频器，一般采用三级混频的方式，最终将被测信号变频为10MHz左右的中频信号，便于后续模数转换器和数字处理单元、显示单元的处理，专利申请号为01816675.X等的中国专利申请即公开了此类型的方案。