[发明专利]一种宽带射频频谱分析结构

说明书

技术领域

本发明涉及射频电子和可编程器件领域，尤其涉及一种射频频谱分析结构。

背景技术

射频频谱分析仪是射频电子系统设计中不可缺少的仪器，广泛应用于无线电通讯设备、雷达等射频领域的频谱才测量，其结构，对仪器测量的频谱宽度、中频滤波器的设计和本地振荡器的设计有着极其重要的影响。

目前，基波混频技术的频谱分析技术已经非常成熟，但是其缺点也变得越来越显著，主要是由于本地振荡器的频率变化范围不易做到非常的宽，这限制了射频频谱分析的带宽也变窄。

由于传统的射频频谱分析结构，是直接测量中频信号的强度来间接测量射频输入信号的强度，故传统的射频频谱分析结构中的中频滤波器，通常采用腔体滤波器，以提高中频滤波器的性能，这对中频滤波器的设计提出了比较高的要求，使得中频滤波器的设计变得困难，会造成很高的成本和体积压力。

由于当今对射频频谱分析仪的测量带宽，设计难度和成本等提出更高的要求，因此为确保实现射频频谱分析仪的基本功能的同时，应简化射频频谱分析仪的结构设计，拓宽射频频谱分析仪的带宽，提高集成度，这些已成为射频频谱分析仪的非常重要的设计要求。

发明内容

本发明提供了一种射频频谱分析仪的结构，以解决现有技术中的不足，降低射频频谱分析仪设计的复杂程度和成本高等问题。

本发明一实施例射频频谱分析电路结构图,包括：带通滤波器，谐波混频器，本地振荡器，低通滤波器，低噪放大器，前端匹配电路，射频数字处理模块。

本发明一实施例提出了一种谐波混频电路结构，包括：带通滤波器(1)，谐波混频(2)，射频巴伦(3)，低通滤波器(5)。

其中，本地振荡器输出本振信号，本振信号通过射频巴伦(3)平衡驱动谐波混频(2)中的混频二极管，由于射频二极管的非线性特性产生了，以本振信号为基波的各次高次谐波，令自然数i取1至N,i表示第i次谐波，则所需的第i次谐波和射频输入谐波混频出中频信号，最后通过低通滤波器输出中频信号。

射频信号通过由高低阻抗线和电容所组成的带通滤波器，分成两路。一路射频信号互连至第一只射频二极管的阴极，另一路射频信号互连至第二只二极管的阳极。第一只射频二极管的阳极和第二只二极管的阴极互连，然后通过一电阻送到由高低阻抗线构成的低通滤波器，由低通滤波器输出中频信号。

中频信号送至低噪声放大器，以提高整个系统的信噪比，且已提供需要的功率增益,通过前端匹配电路，最后送至射频数字处理模块，对中频进行分析处理。分析处理的实现通过本发明中给出的算法实现，算法的程序结构方框图为图4。

本发明又一实施例还提出了一种射频频谱分析电路结构，包括:带通滤波器(1)，谐波混频(2)，射频巴伦(3)，本地振荡器(4)，低通滤波器(5)，低噪放大器(6)，前端匹配电路(7)，高速AD转换器(8),数据处理(9)。

其中，射频数字处理模块内又，包括：高速AD转换器(8)和数据处理(9)。

本发明一实施例提出了一种数据分析处理算法，由数据处理(9)负责。采用FPGA器件实现数据处理的算法，亦可采用DSP或ARM器件。算法的程序结构方框图为图4。因中频输出中很有可能包含多个信号，数据处理(9)负责分析并处理中频输出中的信号，从而得到射频输入的频谱。

作为一改进，本地振荡器输出的本振信号无需复杂的滤波器，只需提供足够的驱动功率即可。降低了本地振荡器设计的复杂性。

作为一改进，中频信号的频率可以选择的比较低。大大降低了中频信号处理电路的要求。

作为一改进，可以标定射频频率数量、功率数量和对应的中频信号功率数量之间的关系，分段线性化后，将射频频率数量、功率数量和对应的中频信号功率数量储存成查找表，供后期计算使用。这样可以大大提高测量的精度。

本发明的优点：由于采用了谐波混频器，使得本地振荡器的设计复杂度和成本降低。其次由于射频数字处理模块使用了本发明中的算法，规避了采用谐波混频器的缺点，即谐波混频器输出的中频信号中，可能存在不需要的谐波和射频输入混频得到的信号。这在很大程度上降低了中频滤波器的设计难度和成本。

附图说明

图1为本发明一实施例射频频谱分析电路结构图。

图2为本发明又一实施例射频频谱分析电路结构图。

图3为本发明一实施例射频频谱分析中的带通滤波器(1)，谐波混频(2)，射频巴伦(3)，低通滤波器(5)的电路图。

图4为本发明一实施例射频频谱分析中，数据处理(9)的程序结构方框图。