一种手持式频谱分析仪的设计与实现

0 引 言

频谱分析仪有“微波工程师的万用表”之称，能对信号的凿波分量、寄生、交调、噪声边带等进行很直观的测量和分析，是微波测量中必不可少的测量仪器之一。长期以来，由于传统台式频谱仪价格昂贵，且国内对微波的应用主要集中在雷达、电子对抗、空间技术、卫星地面站、EMC测试等领域，造成频谱仪的普及率不高。近年来，随着通讯技术的迅猛发展，特别是3G时代的到来，越来越多的野外作业需要频谱仪的支持，在这种形势下，传统频谱仪庞大的身躯、昂贵的价格日益制约着其应用的扩展，国外各仪器厂家安捷伦、R&S、安立等纷纷推出自己的便捷式频谱仪产品，但在国内便捷式频谱仪产品还十分罕见。手持式频谱仪最初的设计构想正是基于上述需求形势提出来的。

1 全模拟频谱仪方案简介

现代宽频频谱仪大都采用扫频超外差式接收方案，全模拟超外差式频谱分析仪简化原理框图如图1所示。

下面分别介绍核心部什——超外差接收组件的设计。

2．3 超外差接收组件设计

超外差接收组件是手持式频谱仪的核心组件，其性能直接决定了频谱仪的相噪、杂散、本底噪声等性能指标，超外差接收组件的组成框图如图4所示。

组件采用三级混频方式实现，第一中频4 021．4 MHz，第二中频821．4 MHz，第三中频21．4MHz，这样选择的目的是第三混频需要的800 MHz本振可以由第二混频需要的3．2 GHz本振4分频产生，从而减少了本振数量，降低了体积。

输入衰减器是一个0～60 dB、步进10 dB的大功率射频衰减器用于实现手持式频谱仪的测量范围(-120～+30 dBm)。

3 主要性能指标

目前上述方案设计的手持式频谱仪原理样机已研制成功，在总参某项目中获得应用，核心部分体积只有190 mm×100 mm×60 mm，功耗约12 W，其主要性能指标如下：

(1)频率范围：250 kHz～2．7 GHz；

(2)分辨率带宽：30 Hz～1 MHz(1，3步进)；

(3)视频带宽：10 Hz～1 MHz(1，3步进)；

(4)扫宽设置：零扫宽，100 Hz～2．7 GHz；

(5)平均显示噪声电平(DANL，RBW：30 Hz，VBW：10 Hz下)；

250 kHz～1 MHz：<-100 dBm，1 MHz～2．7 GHz：<-120 dBm；

(6)测量范围：DANL～+30dBm；

(7)单边带相位噪声：-80 dBc／Hz@20 kHz，1 GHz

(8)输入驻波比：<1．5：1。

4 结束语

由以上介绍可见，该手持式频谱仪体积小、功耗低，达到了较高的技术性能，可满足一般微波测量的需求，有望在微波通信网络、雷达、电子对抗、空间技术、卫星地面站、EMC测试等领域获得应用。