[发明专利]一种实现信号分析仪器扩频功能的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号分析仪器扩频技术，尤其涉及一种实现信号分析仪器扩频功能的装置和方法，属于信号处理技术领域。

背景技术

目前对信号进行参数测试具有多种仪器。单对频率参数进行测量的仪器设备有频率计，单对信号幅度进行测量的仪器设备有功率计，综合两种功能于一体的是信号分析仪器，其特点是测量频率范围宽，幅度测量范围大。

目前信号输入连接器有两种类型：同轴和波导。同轴连接器适用于较低的频率范围，波导连接器适用于较高的频率范围。信号分析仪器主机同轴连续测量范围一般在DC～67GHz之间，而更高的测量频率范围受输入信号连接器特性限制，一般采用扩频方式实现，即将主机的本振引出，在扩频模块内部与输入信号进行谐波混频，产生的中频信号返回到主机中进一步处理。现有技术的扩频装置都采用高次谐波混频方式，根据预设定的混频公式，利用主机本振输出和中频输入接口，配置相应的控制算法，实现信号分析仪器测量频率范围的扩展。但是往往具有如下缺陷：1，目前混频器前端通常使用的用于滤除镜像响应(混频过程中，有两个输入信号能和同一频率本振信号产生相同的中频信号，它们一个比本振低一个中频，一个比本振高一个中频，其中一个信号称为另一个信号的镜像响应)的预选器，在高于67GHz以上频段无法实现；2，目前通用扩频模块采用高谐波次数、低中频频率输出方式，直接进入主机中频通路，无法滤除镜像信号；3，目前通用扩频模块的镜像响应抑制多采用仪器内置内容软件算法，利用杂散信号具有随本振频率变化的特点，分两次扫描，本振频率差值为2IF/n(IF为信号分析仪器的中频频率，n为扩频模块的谐波混频次数)，对测量结果进行取小运算，这样不随本振变化的信号为真实存在的信号，但是由于软件算法关系，信号幅度比真实值偏小，而且每次都需要两次结果进行叠加运算，导致测量速度变慢，不符合信号分析仪器幅度测量准确度高、测量速度快的需求；4，镜像响应抑制还采用仪器外控软件算法或手动计算方式，根据具体的仪器的中频频率和谐波次数，计算各个响应点的频率间隔，通过谐波混频的计算方式能够区分出真实信号与杂散信号，不仅需要很强的仪器构成专业知识，而且需要长的计算时间来分离杂散信号，测量速度更慢，不符合测试要求；5，现有的扩频方式采用谐波混频方式变频损耗增加，对主机而言降低了小信号测量能力。

因此，能否设计一种新型的信号分析仪器扩频装置及其扩频方法以克服上述缺陷，成为本领域技术人员有待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明旨在提供一种实现信号分析仪器扩频功能的装置及方法，能够在频率范围高于67GHz时仍具备频谱分析扩频功能，并能够实现镜像、多重杂散信号的抑制，且不降低小信号测量能力。

本发明的实现，该实现信号分析仪器扩频功能的装置包括：波导转接器、第一波导开关、第二波导开关、高通滤波器、低通滤波器、基波混频器、点频本振和中频滤波放大器，其中，波导转接器与第一波导开关连接，第一波导开关分别与高通滤波器、低通滤波器的输入端连接，高通滤波器、低通滤波器的输出端分别与第二波导开关连接，第二波导开关、基波混频器和点频本振顺次连接，基波混频器与中频滤波放大器连接。

在一些技术方案中，点频本振的本振频率范围F_LO符合如下要求：F_LO=2*n*YTO，其中n为扩频模块的谐波混频次数，YTO为钇铁石榴石振荡器输出频率。

在一些技术方案中，中频输出范围F_IF=本振频率范围F_LO-输入信号频率范围F_RF，或中频输出范围F_IF=输入信号频率范围F_RF-本振频率范围F_LO。

在一些技术方案中，中频输出范围F_IF在信号分析仪器主机预选器覆盖频段内。

在一些技术方案中，钇铁石榴石振荡器输出频率3.1～9.9GHz，步进值为200MHz。

在一些技术方案中，中频输出范围F_IF在4～26.5GHz之间。

本发明还公开了一种实现信号分析仪器扩频功能的方法，包括如下步骤：

步骤一，将扩频装置与信号分析仪器主机进行如下连接：信号分析仪器主机连接到扩频装置中的第一波导开关、第二波导开关、点频本振和中频滤波放大器；

步骤二，向波导转接器输入信号，信号经波导转接器进入第一波导开关；