中心議題：

• 全模擬頻譜分析儀方案簡介
• 手持式頻譜儀方案設計
• 手持式頻譜儀主要性能指標

解決方案：

• 手持式頻譜儀方案設計
• 超外差接收組件設計

頻譜分析儀有“微波工程師的萬用表”之稱，能對信號的鑿波分量、寄生、交調、噪zao聲sheng邊bian帶dai等deng進jin行xing很hen直zhi觀guan的de測ce量liang和he分fen析xi，是shi微wei波bo測ce量liang中zhong必bi不bu可ke少shao的de測ce量liang儀yi器qi之zhi一yi。長chang期qi以yi來lai，由you於yu傳chuan統tong台tai式shi頻pin譜pu儀yi價jia格ge昂ang貴gui，且qie國guo內nei對dui微wei波bo的de應ying用yong主zhu要yao集ji中zhong在zai雷lei達da
、電子對抗、空間技術
、衛星地麵站
、EMC測試等領域，造成頻譜儀的普及率不高。近年來，隨著通訊技術的迅猛發展，特別是3G時代的到來，越來越多的野外作業需要頻譜儀的支持，在這種形勢下
，傳統頻譜儀龐大的身軀、昂貴的價格日益製約著其應用的擴展，國外各儀器廠家安捷倫、R&S、安an立li等deng紛fen紛fen推tui出chu自zi己ji的de便bian捷jie式shi頻pin譜pu儀yi產chan品pin
，但dan在zai國guo內nei便bian捷jie式shi頻pin譜pu儀yi產chan品pin還hai十shi分fen罕han見jian。手shou持chi式shi頻pin譜pu儀yi最zui初chu的de設she計ji構gou想xiang正zheng是shi基ji於yu上shang述shu需xu求qiu形xing勢shi提ti出chu來lai的de。

1 全模擬頻譜儀方案簡介

現代寬頻頻譜儀大都采用掃頻超外差式接收方案，全模擬超外差式頻譜分析儀簡化原理框圖如圖1所示。

圖1所示的頻譜儀采用掃頻方式工作：中頻濾波器組由多個中心頻率相同、daikuanbutongdelvboqizucheng，tongguobuduangaibiansaopinbenzhenxinhaodepinlv，hunpinqijiukeyishibutongpinlvdeshuruxinhaoyiciluodaozhongpinlvboqitongdaifanweinei，congerwanchengduizhenggepinduanxinhaodepinpufenxi。

2 一種手持式頻譜儀的方案設計

2．1 全模擬頻譜儀方案的啟示
全模擬方式頻譜儀方案很好地詮釋了頻譜儀的基本組成
，如圖2所示。

(1)由掃頻本振和混頻器構成的超外差接收組件，將寬帶輸入信號轉換為中頻窄帶信號
，便於後續電路的進一步分析處理。
(2)中頻濾波器組由一係列帶通(或低通濾波器)組成，不同的濾波器帶寬決定了不同的頻率分辨率
，用於實現頻譜儀的分辨率帶寬，是頻譜分析儀必不可少的核心部件之一。
(3)檢波器用於檢測分辨器帶寬內的信號能量

，是頻譜分析儀必不可少的核心部件之一。
(4)視shi頻pin濾lv波bo器qi由you一yi係xi列lie低di通tong濾lv波bo器qi組zu成cheng，用yong於yu濾lv除chu檢jian波bo後hou的de頻pin譜pu信xin息xi的de高gao頻pin分fen量liang，可ke以yi改gai善shan頻pin譜pu顯xian示shi的de視shi覺jiao效xiao果guo，是shi頻pin譜pu儀yi的de重zhong要yao組zu件jian之zhi一yi。
(5)頻譜顯示器件是頻譜儀顯示頻譜分析結果的平台，是頻譜分析儀不可或缺的重要功能組件。
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2．2 一種手持式頻譜儀的方案設計
手持式頻譜儀設計首先需要解決的是體積問題
，解決該問題的根本途徑是：功能組件盡量數字化。

手持式頻譜分析儀頻率範圍250 kHz～2．7 GHz
，在圖2所示的頻潛儀核心組成框圖中，受A／D采樣器和采樣帶寬的限製，超外差接收組件仍需采用模擬(微波)電路設計。

超外差接收後的信號是中頻信號已經是窄帶信號(帶寬小於20 MHz)，通過合理選擇該信號的中心頻率和帶寬，以目前的器件水平，完全可以進行A／D采樣。在手持式頻譜儀設計中，中頻信號中心頻率選擇為21．4 MHz，帶寬選擇3 MHz。

這樣分辨率帶寬濾波、視頻濾波等均可采用數字信號處理實現
，由於手持式頻譜儀具有11檔分辨率帶寬
、10檔視頻帶寬，采用模擬方式實現需要設計21個濾波器(其中部分濾波器的設計十分困難)，采用數字信號處理後，隻需要一片FPGA芯片即可，極大地節省了體積。一種手持式頻譜儀的設計方案如圖3所示。

下麵分別介紹核心部什——超外差接收組件的設計。

2．3 超外差接收組件設計
超外差接收組件是手持式頻譜儀的核心組件
，其性能直接決定了頻譜儀的相噪
、雜散

、本底噪聲等性能指標
，超外差接收組件的組成框圖如圖4所示。

組件采用三級混頻方式實現，第一中頻4 021．4 MHz，第二中頻821．4 MHz，第三中頻21．4MHz，這樣選擇的目的是第三混頻需要的800 MHz本振可以由第二混頻需要的3.2 GHz本振4分頻產生，從而減少了本振數量，降低了體積。
輸入衰減器是一個0～60 dB、步進10 dB的大功率射頻衰減器用於實現手持式頻譜儀的測量範圍(-120～+30 dBm)。

3 主要性能指標

目前上述方案設計的手持式頻譜儀原理樣機已研製成功，在總參某項目中獲得應用，核心部分體積隻有190 mm×100 mm×60 mm，功耗約12 W，其主要性能指標如下：

(1)頻率範圍：250 kHz～2．7 GHz
；
(2)分辨率帶寬：30 Hz～1 MHz(1，3步進)；
(3)視頻帶寬：10 Hz～1 MHz(1
，3步進)；
(4)掃寬設置：零掃寬，100 Hz～2．7 GHz

；
(5)平均顯示噪聲電平(DANL，RBW：30 Hz，VBW：10 Hz下)；250 kHz～1 MHz：<-100 dBm
，1 MHz～2．7 GHz：<-120 dBm；
(6)測量範圍：DANL～+30dBm
；
(7)單邊帶相位噪聲：-80 dBc／Hz@20 kHz
，1 GHz
(8)輸入駐波比：<1．5：1。

4 結束語

由以上介紹可見

，該手持式頻譜儀體積小、功耗低，達到了較高的技術性能，可滿足一般微波測量的需求，有望在微波通信網絡
、雷達
、電子對抗、空間技術、衛星地麵站、EMC測試等領域獲得應用。