来看一下频谱仪的射频前端设计吧

原创 加油射频工程师 2022-12-09 19:40

和大多数射频测量仪器一样,频谱仪的输入阻抗也是50ohm。


先看一下频谱仪射频前端的总框图。

不过,虽然有框图在手,但是想以框图为参照,到实际产品的话,还是有很多路要走。

因为,以本人多年的射频系统设计经验来看,可能一个射频指标,就会导致射频架构选择的改变。


所以,要是有人,随随便便给些简略指标,就说,你给我整个方案吧,我真的是想一个白眼翻过去。

不是不想整,这样真的是浪费时间,整了也白整。

频谱仪的输入端有一个步进衰减器,通过这衰减器,可以设置输入至1st 混频器的信号电平。该衰减器的步进通常是10dB,但有些频谱仪也使用了步进为5dB或1dB的衰减器。


通过1st混频器,将输入信号转换到第一中频。

1st LO为一个连续可调的振荡器,使得当输入信号频率为9KHz~3GHz时,1st IF为一个固定的值。

从上面的公式可以知道,会有两个频率同时和LO混频,落在相同的中频频点上。一个频率,我们称之为有用信号;另一个频率,称之为镜像信号。

所以,在混频器之前,需要一个镜像抑制滤波器,来滤除镜像频率,如下图所示。



那这个镜像滤波器,该如何实现呢?

这就需要看你所选取的中频了:

  • 如果选择的中频比较低,则可能需要选择可调谐的带通滤波器。

  • 如果选择的是高中频,则可以选用低通滤波器。


这边可以举个例子。


比如说,信号频率是1GHz~3GHz,忽略其他考虑,如果选择的中频为300MHz,那么1GHz对应的本振频率是1.3GHz,镜像频率是1.6GHz;而3GHz对应的本振频率是3.3GHz,镜像频率是3.6GHz。

因为如上面的计算,镜像频率1.6GHz,包含在1GHz~3GHz的频率里。如果想用一个固定的滤波器,又想保留频率信号为1.6GHz的有用信号,但是又想滤除频率为1.6GHz的镜频信号,显然是不可能实现的。


但是,如果把中频选择在4GHz,则1GHz对应的本振频率是5GHz,则镜像频率为9GHz;而3GHz对应的本振频率是7GHz,镜像频率为11GHz。则有用信号1GHz~3GHz对应的镜像频率为9GHz~11GHz。

这个时候,一个低通滤波器,就能实现镜像滤波。


9KHz~3GHz的射频前端设计

对于输入频率范围为9KHz~3GHz的频谱仪,输入衰减器2后面跟着一个低通滤波器3,用于抑制镜像频率。

在上面的框图中,第一中频是3476.4MHz, 所以,9KHz~3GHz对应的本振频率为3476.409MHz~6476.4MHz。


可以用PLL来实现频谱仪中的本振。除了满足要求的相噪和调谐范围外,其最小调谐步进也需要关注。

其调谐步进取决于RBW,小的RBW需要小的调谐步进,否则的话,要么测不到信号,要么测到的信号的电平不对。如下图所示。所以,为了避免这种错误的发生,调谐步进需要远小于RBW,比如设置为RBW/10.

PLL的参考信号,一般采用OCXO,即恒温晶振,频率通常为10MHz。

为了能与其他测量仪器保持同步,参考信号可在输出接口(28)处获得,同样的,频谱仪也可以从输入接口27处,获得其他仪器的参考信号。


接着,还需要将高中频转换到更低的中频。

这个中频的选择,也要考虑镜像频率。如果选择过低的话,则对高中频处的IF filter要求过高,而难以实现。

所以,在上面的框图中,选择的第二中频为404.4MHz。然后再经过滤波放大后,经过第三级混频,变换到20.4MHz的低中频。


3GHz~7GHz的射频前端


如上面框图所示,在衰减器之后,输入信号被双工器19分成两路,然后进入相应的射频前端。


当输入信号为3GHz~7GHz时,最后进入的是上面框图中蓝色部分的射频前端,可以看到,信号先经过一个可调谐的带通滤波器(20),然后通过混频器,将输入信号变频至404.4MHz的中频。


然后该中频,和9KHz~3GHz的射频前端,一起进入开关13,然后通过开关切换,共用后面的链路。


参考文献:

Christoph Rauscher, Fundamentals of Spectrum Analysis,4.1 RF input section


评论
  • 习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-10 16:13 105浏览
  • 近日,搭载紫光展锐W517芯片平台的INMO GO2由影目科技正式推出。作为全球首款专为商务场景设计的智能翻译眼镜,INMO GO2 以“快、准、稳”三大核心优势,突破传统翻译产品局限,为全球商务人士带来高效、自然、稳定的跨语言交流体验。 INMO GO2内置的W517芯片,是紫光展锐4G旗舰级智能穿戴平台,采用四核处理器,具有高性能、低功耗的优势,内置超微高集成技术,采用先进工艺,计算能力相比同档位竞品提升4倍,强大的性能提供更加多样化的应用场景。【视频见P盘链接】 依托“
    紫光展锐 2024-12-11 11:50 44浏览
  • 智能汽车可替换LED前照灯控制运行的原理涉及多个方面,包括自适应前照灯系统(AFS)的工作原理、传感器的应用、步进电机的控制以及模糊控制策略等。当下时代的智能汽车灯光控制系统通过车载网关控制单元集中控制,表现特殊点的有特斯拉,仅通过前车身控制器,整个系统就包括了灯光旋转开关、车灯变光开关、左LED前照灯总成、右LED前照灯总成、转向柱电子控制单元、CAN数据总线接口、组合仪表控制单元、车载网关控制单元等器件。变光开关、转向开关和辅助操作系统一般连为一体,开关之间通过内部线束和转向柱装置连接为多,
    lauguo2013 2024-12-10 15:53 78浏览
  • 天问Block和Mixly是两个不同的编程工具,分别在单片机开发和教育编程领域有各自的应用。以下是对它们的详细比较: 基本定义 天问Block:天问Block是一个基于区块链技术的数字身份验证和数据交换平台。它的目标是为用户提供一个安全、去中心化、可信任的数字身份验证和数据交换解决方案。 Mixly:Mixly是一款由北京师范大学教育学部创客教育实验室开发的图形化编程软件,旨在为初学者提供一个易于学习和使用的Arduino编程环境。 主要功能 天问Block:支持STC全系列8位单片机,32位
    丙丁先生 2024-12-11 13:15 45浏览
  • 时源芯微——RE超标整机定位与解决详细流程一、 初步测量与问题确认使用专业的电磁辐射测量设备,对整机的辐射发射进行精确测量。确认是否存在RE超标问题,并记录超标频段和幅度。二、电缆检查与处理若存在信号电缆:步骤一:拔掉所有信号电缆,仅保留电源线,再次测量整机的辐射发射。若测量合格:判定问题出在信号电缆上,可能是电缆的共模电流导致。逐一连接信号电缆,每次连接后测量,定位具体哪根电缆或接口导致超标。对问题电缆进行处理,如加共模扼流圈、滤波器,或优化电缆布局和屏蔽。重新连接所有电缆,再次测量
    时源芯微 2024-12-11 17:11 70浏览
  • 全球知名半导体制造商ROHM Co., Ltd.(以下简称“罗姆”)宣布与Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited(以下简称“台积公司”)就车载氮化镓功率器件的开发和量产事宜建立战略合作伙伴关系。通过该合作关系,双方将致力于将罗姆的氮化镓器件开发技术与台积公司业界先进的GaN-on-Silicon工艺技术优势结合起来,满足市场对高耐压和高频特性优异的功率元器件日益增长的需求。氮化镓功率器件目前主要被用于AC适配器和服务器电源等消费电子和
    电子资讯报 2024-12-10 17:09 84浏览
  • RK3506 是瑞芯微推出的MPU产品,芯片制程为22nm,定位于轻量级、低成本解决方案。该MPU具有低功耗、外设接口丰富、实时性高的特点,适合用多种工商业场景。本文将基于RK3506的设计特点,为大家分析其应用场景。RK3506核心板主要分为三个型号,各型号间的区别如下图:​图 1  RK3506核心板处理器型号场景1:显示HMIRK3506核心板显示接口支持RGB、MIPI、QSPI输出,且支持2D图形加速,轻松运行QT、LVGL等GUI,最快3S内开
    万象奥科 2024-12-11 15:42 66浏览
  • 我的一台很多年前人家不要了的九十年代SONY台式组合音响,接手时只有CD功能不行了,因为不需要,也就没修,只使用收音机、磁带机和外接信号功能就够了。最近五年在外地,就断电闲置,没使用了。今年9月回到家里,就一个劲儿地忙着收拾家当,忙了一个多月,太多事啦!修了电气,清理了闲置不用了的电器和电子,就是一个劲儿地扔扔扔!几十年的“工匠式”收留收藏,只能断舍离,拆解不过来的了。一天,忽然感觉室内有股臭味,用鼻子的嗅觉功能朝着臭味重的方向寻找,觉得应该就是这台组合音响?怎么会呢?这无机物的东西不会腐臭吧?
    自做自受 2024-12-10 16:34 136浏览
  • 【萤火工场CEM5826-M11测评】OLED显示雷达数据本文结合之前关于串口打印雷达监测数据的研究,进一步扩展至 OLED 屏幕显示。该项目整体分为两部分: 一、框架显示; 二、数据采集与填充显示。为了减小 MCU 负担,采用 局部刷新 的方案。1. 显示框架所需库函数 Wire.h 、Adafruit_GFX.h 、Adafruit_SSD1306.h . 代码#include #include #include #include "logo_128x64.h"#include "logo_
    无垠的广袤 2024-12-10 14:03 69浏览
  • 一、SAE J1939协议概述SAE J1939协议是由美国汽车工程师协会(SAE,Society of Automotive Engineers)定义的一种用于重型车辆和工业设备中的通信协议,主要应用于车辆和设备之间的实时数据交换。J1939基于CAN(Controller Area Network)总线技术,使用29bit的扩展标识符和扩展数据帧,CAN通信速率为250Kbps,用于车载电子控制单元(ECU)之间的通信和控制。小北同学在之前也对J1939协议做过扫盲科普【科普系列】SAE J
    北汇信息 2024-12-11 15:45 73浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦