和大多數(shù)射頻測量儀器一樣，頻譜儀的輸入阻抗也是50ohm。

先看一下頻譜儀射頻前端的總框圖。

不過，雖然有框圖在手，但是想以框圖為參照，到實(shí)際產(chǎn)品的話，還是有很多路要走。

因?yàn)?，以本人多年?a href="http://www.194w.cn/v/tag/105/" target="_blank">射頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來看，可能一個(gè)射頻指標(biāo)，就會(huì)導(dǎo)致射頻架構(gòu)選擇的改變。

所以，要是有人，隨隨便便給些簡略指標(biāo)，就說，你給我整個(gè)方案吧，我真的是想一個(gè)白眼翻過去。

不是不想整，這樣真的是浪費(fèi)時(shí)間，整了也白整。

頻譜儀的輸入端有一個(gè)步進(jìn)衰減器，通過這衰減器，可以設(shè)置輸入至1st 混頻器的信號(hào)電平。該衰減器的步進(jìn)通常是10dB，但有些頻譜儀也使用了步進(jìn)為5dB或1dB的衰減器。

通過1st混頻器，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到第一中頻。

1st LO為一個(gè)連續(xù)可調(diào)的振蕩器，使得當(dāng)輸入信號(hào)頻率為9KHz~3GHz時(shí)，1st IF為一個(gè)固定的值。

從上面的公式可以知道，會(huì)有兩個(gè)頻率同時(shí)和LO混頻，落在相同的中頻頻點(diǎn)上。一個(gè)頻率，我們稱之為有用信號(hào)；另一個(gè)頻率，稱之為鏡像信號(hào)。

所以，在混頻器之前，需要一個(gè)鏡像抑制濾波器，來濾除鏡像頻率，如下圖所示。

那這個(gè)鏡像濾波器，該如何實(shí)現(xiàn)呢？

這就需要看你所選取的中頻了：

如果選擇的中頻比較低，則可能需要選擇可調(diào)諧的帶通濾波器。

如果選擇的是高中頻，則可以選用低通濾波器。

這邊可以舉個(gè)例子。

比如說，信號(hào)頻率是1GHz~3GHz，忽略其他考慮，如果選擇的中頻為300MHz，那么1GHz對應(yīng)的本振頻率是1.3GHz，鏡像頻率是1.6GHz；而3GHz對應(yīng)的本振頻率是3.3GHz，鏡像頻率是3.6GHz。

因?yàn)槿缟厦娴挠?jì)算，鏡像頻率1.6GHz，包含在1GHz~3GHz的頻率里。如果想用一個(gè)固定的濾波器，又想保留頻率信號(hào)為1.6GHz的有用信號(hào)，但是又想濾除頻率為1.6GHz的鏡頻信號(hào)，顯然是不可能實(shí)現(xiàn)的。

但是，如果把中頻選擇在4GHz，則1GHz對應(yīng)的本振頻率是5GHz，則鏡像頻率為9GHz；而3GHz對應(yīng)的本振頻率是7GHz，鏡像頻率為11GHz。則有用信號(hào)1GHz~3GHz對應(yīng)的鏡像頻率為9GHz~11GHz。

這個(gè)時(shí)候，一個(gè)低通濾波器，就能實(shí)現(xiàn)鏡像濾波。

9KHz~3GHz的射頻前端設(shè)計(jì)

對于輸入頻率范圍為9KHz~3GHz的頻譜儀，輸入衰減器2后面跟著一個(gè)低通濾波器3，用于抑制鏡像頻率。

在上面的框圖中，第一中頻是3476.4MHz, 所以，9KHz~3GHz對應(yīng)的本振頻率為3476.409MHz~6476.4MHz。

可以用PLL來實(shí)現(xiàn)頻譜儀中的本振。除了滿足要求的相噪和調(diào)諧范圍外，其最小調(diào)諧步進(jìn)也需要關(guān)注。

其調(diào)諧步進(jìn)取決于RBW，小的RBW需要小的調(diào)諧步進(jìn)，否則的話，要么測不到信號(hào)，要么測到的信號(hào)的電平不對。如下圖所示。所以，為了避免這種錯(cuò)誤的發(fā)生，調(diào)諧步進(jìn)需要遠(yuǎn)小于RBW，比如設(shè)置為RBW/10.

PLL的參考信號(hào)，一般采用OCXO，即恒溫晶振，頻率通常為10MHz。

為了能與其他測量儀器保持同步，參考信號(hào)可在輸出接口(28)處獲得，同樣的，頻譜儀也可以從輸入接口27處，獲得其他儀器的參考信號(hào)。

接著，還需要將高中頻轉(zhuǎn)換到更低的中頻。

這個(gè)中頻的選擇，也要考慮鏡像頻率。如果選擇過低的話，則對高中頻處的IF filter要求過高，而難以實(shí)現(xiàn)。

所以，在上面的框圖中，選擇的第二中頻為404.4MHz。然后再經(jīng)過濾波放大后，經(jīng)過第三級(jí)混頻，變換到20.4MHz的低中頻。

3GHz~7GHz的射頻前端

如上面框圖所示，在衰減器之后，輸入信號(hào)被雙工器19分成兩路，然后進(jìn)入相應(yīng)的射頻前端。

當(dāng)輸入信號(hào)為3GHz~7GHz時(shí)，最后進(jìn)入的是上面框圖中藍(lán)色部分的射頻前端，可以看到，信號(hào)先經(jīng)過一個(gè)可調(diào)諧的帶通濾波器(20)，然后通過混頻器，將輸入信號(hào)變頻至404.4MHz的中頻。

然后該中頻，和9KHz~3GHz的射頻前端，一起進(jìn)入開關(guān)13，然后通過開關(guān)切換，共用后面的鏈路。

　　審核編輯：湯梓紅