[发明专利]一种基于任意可变数字中频的信号分析装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于任意可变数字中频的信号分析装置及方法，属于信号分析领域。本发明对于低波段信号采用全数字下变频方式，不需外额外的变频电路和零频抑制电路，降低了电路成本特别是电路的总体功耗，大大减小了电路体积，实现低波段输入信号直接数字下变频功能；采用自动满量程增益控制联合可调数字混频方法，通过数据采集位数是否满量程来自动调整通道增益，并对数字混频有效位数进行动态截取，实现高精度信号分析；提出一种结合随机序列叠加与幅值压缩方法实现高纯数字本振发生，基于泰勒级数线性展开方法进行压缩，增加了查找表的寻址位数，实现了高纯数字本振信号的产生，提高了信号分析的精度。

技术领域

本发明属于信号分析领域，具体涉及一种基于任意可变数字中频的信号分析装置及方法。

背景技术

信号分析仪采用超外差结构，通过混频器变频方式实现对输入信号的频谱搬移，变频到中频进行后续处理，如图1所示。理想的混频器只在中频端口产生射频信号与本振信号的和频与差频，但在实际的混频中，在中频端口还出现本振与射频的基波和各次谐波信号。当本振频率与中频频率相同或接近时，本振泄露信号将通过中频滤波器耦合在中频信号里，而中频滤波器无法将此本振泄露信号消除。为消除该本振泄露，通常采用零频抑制技术来抵消该泄露。

零频抑制电路主要由微带线耦合器、模拟移相器、压控衰减器、滤波器以及电压产生电路组成，如图2所示。微带线耦合器用于耦合本振信号，提供其它一路本振信号。模拟移相器可调节本振信号相位。基本工作原理为：变频通路上本振信号通过混频器泄露到中频信号中；同时本振信号通过微带线耦合器耦合出一路信号，先经过模拟移相器进行相位调制，再通过压控衰减进行幅度调整，最后通过微带线耦合器耦合到中频信号中，使得两路信号等幅反相，从而抵消本振泄露信号。

现有技术存在以下缺点：

1、信号分析仪采用超外差结构架构，由于混频器隔离度有限，本振信号包含第一本振、第二本振甚至是第三本振会出现在混频器的输出端，耦合到中频信号中，会掩盖低频信号，通常采用零频抑制电路来消除本振信号漏到中频信号上，增加了额外电路，需要移相器、衰减以及电压产生等电路，提高了硬件成本与仪器功耗。

2、采用零频抑制电路进行本振泄露抵消时，只有严格等幅反相时才能完全消除，而实际工程应用时存在偏差，不可能完全消除。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于任意可变数字中频的信号分析装置及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于任意可变数字中频的信号分析装置，包括变频接收单元、中频调理单元以及数字处理单元；变频接收单元、中频调理单元和数字处理单元通过线路连接；

变频接收单元包括可编程衰减器、高波段变频通路、低波段调理通路、参考环和本振合成环路；

可编程衰减器，被配置为用于将射频输入信号分成高波段信号和低波段信号两路信号；

高波段变频通路，被配置为用于对高波段信号进行处理；

低波段调理通路，被配置为用于对低波段信号进行处理；

本振合成环路，被配置为用于为高波段变频通路提供高纯本振信号；

参考环，被配置为用于为本振合成环路提供参考信号；

中频调理单元包括放大器和滤波器；

数字处理单元包括采集调理电路、时钟驱动电路、ADC转换器和数字下变频处理模块；

采集调理电路被配置为用于对ADC采样前信号进行滤波与增益控制；

时钟驱动电路被配置为用于ADC转换器提供高稳定性时钟信号；