[发明专利]改进宽频段频谱相位噪声性能的电路结构

说明书

本发明涉及一种改进宽频段频谱相位噪声性能的电路结构，包括预处理模块，用于进行信号衰减和预处理；混频处理模块，所述的混频处理模块的输入端与所述的预处理模块的输出端相连接，用于对射频信号进行多级变频；信号转换测量模块，所述的信号转换测量模块的输入端与所述的混频处理模块的输出端相连接，用于将信号转换成数字信号，并完成后续的信号测量。采用了本发明的改进宽频段频谱相位噪声性能的电路结构，通过在现有电路结构基础上增加少量的元件，改善了现有技术的相位噪声能力，本发明的电路改动较小，通过少数硬件改动实现更高的性能；本发明在宽带测量模式下，不影响测量结果。

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及信号测量领域，具体是指一种改进宽频段频谱相位噪声性能的电路结构。

背景技术

超外差式扫频频谱分析仪以其宽频率覆盖范围、高测量动态及测量精度而得到广泛应用，可完成信号的时域、频域和码域分析及测量。在射频微波、通信、导航、雷达等领域具有广泛的应用。典型的超外差式扫频频谱分析仪架构如图1所示。

其工作原理是将输入信号宽带的射频信号经过多级变频，变换到一个固定中频信号上，然后进行ADC和相关数字信号处理，以提取和测量信号的幅度、相位等信息。这种超外差结构因系统的工作频段、带宽等因素的考虑，变频级数会有2～4级不等。图1是采用了3级变频方式的超外差频谱分析仪结构。信号经衰减器Attenuator进入预选滤波器PreFilter，然后进入第一混频器Mixer1，经上变频方式变换到跟高频率的中频，然后再经过第二混频器Mixer2和第三变频器Mixer3分两次变换到较低的中频频率上(如21.4MHz、70MHz等)。相应的，每级变频器都需要外部提供本振信号LO1、LO2、LO3。最后信号进入ADC转换成数字信号，完成后续的信号测量等算法。第一混频器采用上变频方式是因为考虑低频信号测量时的镜频抑制，图1的系统调谐方程如下：

f_1stLO-f_RF＝f_1stIF

f_1stIF-f_2ndLO＝f_2ndIF

f_2ndIF-f_3rdLO＝f_3rdIF；

其中，f_RF为射频输入频率值；f_1stLO为第一本振频率LO1的频率值；f_1stIF为第一中频频率值，为固定值；f_2ndLO为第二本振LO2频率值，为固定值；f_2ndIF为第二中频频率值，为固定值；f_3rdLO为第三本振LO3频率值，为固定值；f_3rdIF为第三中频频率值，为固定值。

由图1和上述调谐方程可以看出，第一本振LO1、是随测量频率而改变的，其余本振LO2和LO2是固定的。举例来说，如果采用7GHz的第一中频频率，对于输入射频频率为1GHz～2GHz的，根据上述调谐方程，需要第一本振LO1提供8GHz～9GHz的本振信号。

从整个架构上看，第一本振LO1的性能对整机性能有着决定性的影响作用。比如整机的核心技术指标频率覆盖范围、频率分辨率、相位噪声等。

相位噪声是频率分析的关键技术指标之一，影响频谱分析仪的解调性能和近端动态测量范围等。而第一本振的相位噪声是对整机相位噪声的最大贡献者，事实上，第一本振LO1的本振性能决定了整机的相位噪声性能。第一本振大都采用了宽带的频率合成技术，采用多环结构实现高分辨率、低相位噪声和快速频率切换等。而采用这种技术，会随着频率的提升，相位噪声逐步恶化。相位噪声随频率恶化的关系如下式所示：

Δρ＝20log(f1/f2)；

根据上面的例子，测量1GHz的信号，需要提供8GHz的本振信号，在这种情况下，相位噪声性能恶化了20log(8)≈18dB。