[实用新型]一种基于外差扫频原理的频谱分析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子测量仪器技术领域，尤其涉及一种频谱分析仪，具体涉及一种基于外差扫频原理的频谱分析仪。

背景技术

频谱分析仪是分析电信号频域特性的有效工具。通过对信号进行频域分析，可以获得被测信号的频率、功率、谐波、杂波、噪声、干扰、失真等信息，可以测量放大器和滤波器电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器，又可以称之为频域示波器。

频谱分析仪一般分为实时频谱分析仪和扫频频谱分析仪。

实时频谱分析仪能实时显示测量信号在某一时刻的所有频率成分，实现的方法通常可以采用多路并联的宽带放大器和带通滤波器，现在这种方法基本淘汰。另外一种实时频谱分析的方法是采用快速傅里叶变换(FFT)的方法，但是这一般无法用于高频范围。

扫频频谱分析仪有调谐滤波式和超外差式两种。目前大量使用的是超外差式频谱分析仪。超外差式频谱分析仪主要包括射频输入衰减器，预选器或低通滤波器，混频器，中频放大器，中频滤波器，检波器，视频放大器，本振，扫描发生器和显示器。

目前，市场上的频谱分析仪已经拥有较全的测量功能，但是仍存在价格昂贵、携带不便、结构复杂、专用性差等问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种性能可靠、价格低廉的基于外差扫频原理的频谱分析仪。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于外差扫频原理的频谱分析仪，包括FPGA控制电路、预选器、射频放大器、本振信号发生器、混频器、程控低通滤波器、中频放大器、检波器及显示屏；

所述的预选器的输入端用于输入待测的输入信号，所述的射频放大器的输入端与预选器的输出端相连用于对输入的待测信号放大，所述的本振信号发生器的输出端和射频放大器的输出端分别连接到混频器的两个输入端，所述的混频器的输出端连接到程控低通滤波器的输入端，所述的程控低通滤波器的输出端连接到中频放大器的输入端，所述的中频放大器的输出端连接到检波器的输入端，所述的FPGA控制电路连接本振信号发生器用于控制本振信号的扫描步进，所述的FPGA控制电路连接程控低通滤波器用于控制频谱测量分辨率，所述的FPGA控制电路连接检波器用于测量中频信号的幅度，所述的FPGA控制电路与显示屏相连用于显示测量结果和输入测量参数。

其中，所述的FPGA控制电路的核心器件为NIOSⅡ嵌入式处理器。

其中，所述的用于滤除测量范围之外的高频噪声的预选器采用7阶无源巴特沃斯低通滤波器，所述7阶无源巴特沃斯低通滤波器的截止频率是120M。

其中，所述的用于对输入信号进行同相放大的射频放大器采用宽带、低失真运放THS3091。

其中，所述的本振信号发生器包括DDS芯片AD9854及其外围供电电路、晶振电路、滤波电路；其中，AD9854供电分为数字供电部分和模拟供电部分；所述供电电路使用LM1085-3.3作为供电稳压芯片；以电容和电感形成的所述滤波电路为7阶无源巴特沃斯低通滤波器，截止频率120MHz，本振信号在1MHz～70MHz的工作范围内不衰减；所述晶振电路是以20.000MHz有源晶振为核心，使用差分接收器MC100LVEL-16将有源晶振的输出时钟由单端信号转换为差分信号，给AD9854提供工作参考时钟。

其中，所述的混频器采用250MHz带宽、电压输出型的模拟乘法器AD835，输入信号的峰峰值不超过±1V。

其中，所述的程控低通滤波器采用LTC1068，将LTC1068的外围电路配置成8阶椭圆低通滤波器形式，所述的程控低通滤波器的截止频率由FPGA控制电路的时钟频率控制。

其中，所述的中频放大器采用宽带、高性能的电压反馈型运放OPA690，将8阶椭圆低通滤波器的输出信号放大。

其中，检波器采用双频数字检波的方法，双频数字检波使用除采样频率不同，其他参数完全相同的两个AD转换器，将信号的瞬时幅值采样进入FPGA控制电路比较采样值的大小，从而得出信号的峰值；其中，两个ADS805的反向输入端连接到同一个2.5V的外部参考电压芯片，同相输入端连接到中频放大器的输出端。

其中，所述的显示屏采用TFTLCD电容式触摸屏，并由FPGA控制电路驱动；

所选用的TFTLCD电容式触摸屏分辨率为800*480，16位真彩显示，支持5点同时触摸。

有益效果：