[发明专利]一种能识别镜频信号的外差扫频式频谱分析系统

说明书

本发明公开了一种能识别镜频信号的外差扫频式频谱分析系统，在现有外差扫频式频谱分析系统基础上，增加了正、负符号滤波器和识别电路模块，根据正、负符号滤波器与中频滤波器输出信号的时序关系判断本振信号即扫频信号频率与输入信号频率的大小关系，实现镜频信号的识别。与传统外差扫频式频谱分析系统相比，去除了低通滤波器，使得被测信号及其镜频信号均可以通过输入电路模块处理后进入外差扫频混频电路模块，频谱分析系统的工作频段不再由输入电路模块的低通滤波器的截止频率决定，消除了被测信号带宽受低通滤波器中心频率的限制，同时能够通过一次测量快速识别镜频信号。

技术领域

本发明属于计量测试技术领域，更为具体地讲，涉及一种能识别镜频信号的外差扫频式频谱分析系统。

背景技术

外差扫频式频谱分析技术在电子系统、材料、器件等基础学科高速发展的支撑下，工作频段高端可达太赫兹、分辨率高达赫兹级，已成为信号、器件测试和研发、制备不可或缺的重要技术。

但是，传统外差扫频式频谱分析技术为了防止频谱混叠、抑制镜频干扰，如图1所示，在输入电路模块中加入低通滤波器，同时将外差扫频混频电路模块的中频滤波器的中心频率设置为高中频。在此设置下，为了提高频谱分析的频率分辨率，采用多级混频技术，即有一个或多个后续外差扫频混频电路模块(图1中只画出了一个，实际应用中可以有多个)。这种设计的缺陷在于：增大了频谱分析系统的复杂性、提高了所采用器件的指标要求，例如需要满足外差扫频混频电路中的混频器、扫频本振的工作频段远高于被测信号频段，同时被测信号带宽受低通滤波器中心频率限制。此外，由于采用多级混频技术，频谱分析系统的单边带相位噪声增加，频谱分析系统系统灵敏度降低、动态范围缩小。因此可以认为高中频技术直接或间接提高了系统复杂性。

同时，随着现代微波毫米波测试技术的发展，矢量网络分析仪逐渐从单一仪器向测试系统过渡，即通过充分利用矢量网络分析器中的合成扫频信号源、信号接收系统(频谱分析系统)以及它们的组合——矢量网络分析仪，实现满足目前微波毫米波技术领域各种测试需求的目的。然而与普通频谱分析仪相比，矢量网络分析仪的信号接收系统的输入电路模块中没有低通滤波器，以至于矢量网络分析仪无法区分被测信号及其镜频信号，也无法识别被测信号的频谱是否存在混叠，这一问题极大地阻碍了矢量网络分析技术的发展。

因此，镜频信号识别技术是现代微波毫米波测试领域急需解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能识别镜频信号的外差扫频式频谱分析系统，在能识别镜频信号的同时，消除被测信号带宽受低通滤波器中心频率的限制，突破现代微波毫米波测试技术发展的瓶颈，大幅度提高外差扫频式频谱分析系统指标参数，为提升矢量网络分析技术水平打下良好基础。

为实现上述发明目的，本发明能识别镜频信号的外差扫频式频谱分析系统，包括输入电路模块以及外差扫频混频电路模块，其特征在于：

所述输入电路模块不包括以抑制镜频信号为目的的低通滤波器；

外差扫频混频电路模块包括混频器、扫频本振、中频滤波器、正符号滤波器以及负符号滤波器；中频滤波器的频率通带与正符号滤波器、负符号滤波器的频率通带不相交；其中，正符号滤波器为中心频率大于中频滤波器中心频率的带通滤波器，负符号滤波器为中心频率小于中频滤波器中心频率的带通滤波器；

输入电路模块的输出信号输入到混频器中，与扫频本振输出扫频信号进行混频，得到的中频信号分别输入到中频滤波器、正符号滤波器以及负符号滤波器；

所述外差扫频式系统还包括识别电路模块，中频滤波器、正符号滤波器以及负符号滤波器的输出信号送入识别电路模块中，根据正符号滤波器以及负符号滤波器的输出信号与中频滤波器输出信号的时序关系判断本振信号(扫频信号)频率与输入信号频率的大小关系，实现被测信号、镜频信号的识别。

本发明的目的是这样实现的。