【RS50】简易频谱分析仪的设计.doc文档

可见这种方法的优点是硬件电路简单，主要依靠软件运算，可以提高分辨率。

其缺点是频率越高，对和芯片的速度要求越高，相应价格也越昂贵。

方案二分段。

这种方法将输入信号分段，逐段进行的处理，这样分段取样降低了对和硬件的速度要求，又可以在相对窄的频段内得到更高的性能用取样点数和取样率来表征，例如用的取频谱分析仪同样的结果。

这种新型的频谱分析仪采用数字方法直接由模拟数字转换器对输入信号取样，再经处理后获得频谱分布图。

在这种频谱分析仪中，为获得良好的仪器线性度和高分辨率，对信号进行数据采集时的取样率最少等于输入信号最高频率的两倍，亦即频率上限是的实时频谱分析仪需要有的取样率。

目前半导体工艺水平可制成分辨率位和取样率的或者分辨率位和取样率的，亦即，原理上仪器可达到这种混合式的频谱分析仪可扩展到几以下的频段使用。

成分辨率位和取样率的或者分辨率位和取样率的，亦即，原理上仪器可达到两倍，亦即频率上限是的实时频谱分析仪需要有的取样率。

目前半导体工艺水平可制部分内容简介频谱分析仪同样的结果。

这种新型的频谱分析仪采用数字方法直接由模拟数字转换器对输入信号取样，再经处理后获得频谱分布图。

在这种频谱分析仪中，为获得良好的仪器线性度和高分辨率，对信号进行数据采集时的取样率最少等于输入信号最高频率的两倍，亦即频率上限是的实时频谱分析仪需要有的取样率。

目前半导体工艺水平可制成分辨率位和取样率的或者分辨率位和取样率的，亦即，原理上仪器可达到的带宽，为了扩展频率上限，可在前端增加下变频器，本振采用数字调谐振荡器。

这种混合式的频谱分析仪可扩展到几以下的频段使用。

的性能用取样点数和取样率来表征，例如用的取样率对输入信号取样点，则最高输入频率是和分辨率是。

如果取样点数为点，则分辨率提高到。

由此可知，最高输人频率取决于取样率，分辨率取决于取样点数。

运算时间与取样，点数成对数关系，频谱分析仪需要高频率高分辨率和高速运算时，要选用高速的硬件，或者相应的数字信号处理器芯片。

例如，输入频率的点的运算时间，而的点的运算时间变为，的点的运算时间增加至。

当运算时间超过时，屏幕的反应变慢，不适于眼睛的观察，补救办法是减少取样点数，使运算时间降低至以下。

总体设计方案比较方案法。

这种频谱分析仪采用数字方法直接由模拟数字转换器对输入信号取样，再经处理后获得频谱分布图。

它的频率范围受到采集速率和运算速度的限制。

为获得良好的仪器线性度和高分辨率，的取样率最少等于输入信号最高频率的两倍。

运算时间与取样点数成对数关系，频谱分析仪需要高频率高分辨率和高速运算时，要选用高速的硬件，或者相应的数字信号处理器芯片。

可见这种方法的优点是硬件电路简单，主要依靠软件运算，可以提高分辨率。

其缺点是频率越高，对和芯片的速度要求越高，相应价格也越昂贵。

方案二分段。

这种方法将输入信号分段，逐段进行的处理，这样分段取样降低了对和硬件的速度要求，又可以在相对窄的频段内得到更高的频谱分辨率。

但是这种方法在软件和硬件的设计和测试上显然要复杂很多，尤其是在如此宽的频段范围内。

方案三扫频法。

这种频谱分析仪采用外差原理，由本机振荡器产生定步进频率的信号与输入信号相乘，然后由适当的滤波器将差频分量滤出以代表相应频点的幅度。

本机振荡信号可以达到很宽的频率，与外部混频器配合，可扩展到很高频率。

这种方法的突出优点是扫频范围大，硬件成本低廉，但这种方法对硬件电路要求较高，各模块性能都需要精心设计，且连接在起整体调试时有定难度。

而且它只适于测量稳态信号的频率幅度，但获得测量结果要花费较长的时间。

根据实际条件和成本上的考虑，在满足题目要求的前提下，我们选择方案三来实现频谱分析仪的总体设计。

底层电路方案比较与选择底层电路方案设计包括本机振荡模块，混频模块，扫频模块，滤波模块和检波模块方案设计。

本机振荡电路方案采用信号发生器来产生本征频率。

其实现方法是利用单片机波表到的中，然后将波表数据输出到中，通过转换而得到。

该方法实现简单，只需要片芯片就可以了，但由于此方法只能产生频率较低的正弦波，对题目中所要求的频率范围的正弦波产生比较困难，因此舍弃该方法。

方案二采用锁相环的频率合成技术实现通过改变程序分频器的分频比可以获得频率稳定度等同与晶振的输出信号，基于锁相环的窄带跟踪特性，可以较好的选择所需频率信号，抑制杂散分量。

但由于锁相环本身是个惰性环节，频率转换时间较长，同时受可变频率范围的影响，频带不能做的很宽。

方案三采用来产生本征频率正弦波。

是公司最新推出的采用先进技术生产的具有高集成度的直接数字合成器，内置位频率累加器高速高速比较器和可软件选通的时钟倍频电路。

外接参考频率源时，可以二〇〇八年六月五日星期四产生频谱纯净频率和相位都可控且稳定度非常高的正弦波，可以直接作为信号源。

由于要产生的正弦波信号要稳定度高相位稳定频带较宽，且目前有可用的模块可用，因此采用方案三。

混频电路方案采用三极管电路实现信号的混频。

由于在该方案中用到了分立元件三极管，电路中容易产生非线性失真，同时，相对于数字电路来说，该电路性能也不是很稳定。

方案二采用模拟乘法器芯片实现信号的混频。

是电压输出的模拟乘法器，其基本功能是实现。

该乘法器芯片可以实现范围内信号的混频。

根据以上的分析可知，由实现的混频器电路性能要优于采用三极管实现的混频器电路，因此，采用方案二实现电路。

滤波电路方案直接采用电路实现窄带滤波器功能。

即直接将和接成低通加高通或带通的形式。

由于窄带滤波器的带宽非常窄，且频率范围非常高，因此要实现电路的功能，电路的阶数要很高，电路相对比较繁琐。

方案二采用运放加分立元件组成的有源滤波电二〇〇八年六月五日星期四二〇〇八年六月五日星期四二〇〇八年六月五日星期四二〇〇八年六月五日星期四二〇〇八年六月五日星期四二〇〇八年六月五日星期四摘要频谱分析仪的基本功能是测量信号的幅度频率响应，可以完成诸如频谱成分分析失真测量调制信号谱分析信号衰减测量电子组件增益测量等。

其基本工作原理是，扫频本振的频率随锯齿波发生器的输出在定范围内扫描，使不同频率的输入信号与本振混频后，依次落入分辨率带宽滤波器通带内，进步放大检波后加到放大器，亮点在屏幕上的垂直偏移正比于该频率分量的幅值。

由于扫描电压在调制振荡器的同时，又驱动放大器，从而可以在屏幕上显示出被子测信号的频谱。

本系统是根据外差原理设计并实现的频谱分析仪。