一种具有Tuner芯片的频谱仪系统

技术领域

本发明涉及频谱仪技术领域，具体地说，涉及一种具有Tuner芯片的频谱仪系统。

背景技术

随着科技进步，射频技术日益提高，其应用也愈发广泛，使用到的频谱范围也越来越宽，运用到射频技术的产品也是无处不在，因此也增加了产品设计者、维修者等使用能够分析产品射频部分性能的仪器的需求，而频谱仪就是其中的关键仪器之一。

传统频谱仪需要对输入的待测信号进行多级(一般为三级及以上)下变频处理，而变频方式需要使用到第一混频器和可调的频率合成器(本振)。每一级变频都由本振、第一混频器、中频滤波器组成，由于混频输出都会生成多个频率信号分量(如输入信号与本振的和频与差频，本振泄露，输入信号泄露等)，因此每级混频输出都会选择一个合适滤波器来滤除无用信号，整个系统设计复杂程度高，调试难度大，产品难以小型化，物料成本相当高昂等缺点。

另外整个系统使用的数字信号处理和RF信号处理的单元越多，噪声就越高。因此也更难获得干净的信号。一般频谱仪的设计框图如图1所示。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种具有Tuner芯片的频谱仪系统，以克服现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有Tuner芯片的频谱仪系统，所述频谱仪系统包括衰减器；其中，衰减器与预选器或低通滤波器电连接和信号连接，以使待测射频信号经衰减器调整信号强度后传输至预选器或低通滤波器；预选器或低通滤波器与第一混频器电连接和信号连接，以使待测射频信号进一步经预选器或低通滤波器滤除测量频率范围外的信号后传输至第一混频器；第一混频器分别与本振和中频滤波器电连接和信号连接，以使待测射频信号进一步经第一混频器与本振信号进行混频并输出至中频滤波器；中频滤波器与Tuner芯片电连接和信号连接，以使待测射频信号进一步经中频滤波器滤除无用信号后传输至Tuner芯片；Tuner芯片与对数检波器电连接和信号连接，以使待测射频信号进一步经Tuner芯片完成一次变频处理后传输至对数检波器；对数检波器与控制与数据处理单元电连接和信号连接，以使待测射频信号进一步经对数检波器将信号强度范围压缩到基带采集芯片量程范围内并输出至控制与数据处理单元；控制与数据处理单元分别与衰减器、预选器或低通滤波器、第一混频器、中频滤波器和Tuner芯片电连接和信号连接，以使控制与数据处理单元根据获取的射频信号的测量数据来调整衰减器、预选器或低通滤波器、第一混频器、中频滤波器、Tuner芯片、对数检波器，进而形成一个闭环的测试环路以获得更好的测量精度。

通过上述技术方案，通过Tuner芯片替代现有频谱分析仪中的关键部件，由于使用的Tuner芯片具有市场上应用广泛、价格低、射频部件集成度高、型号丰富等特性，具有降低了产品调试难度、较少物料成本、缩小产品尺寸的明显有益效果。

作为对本发明所述的具有Tuner芯片的频谱仪系统的进一步说明，优选地，Tuner芯片包括可调增益低噪声放大器，低噪声放大器与射频滤波器电连接和信号连接，射频滤波器分别与第二混频器和智能功率检测单元电连接和信号连接，第二混频器与中频放大器和本振连接，中频放大器分别与通道滤波器和智能功率检测单元电连接和信号连接，通道滤波器与可变增益放大器电连接和信号连接。

通过上述技术方案，Tuner芯片实现一次变频的具体实现如下：信号输入有强有弱，在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声而可调增益低噪声放大器就是具有低噪的特性。经过低噪声放大器后的高频信号，只希望其本身的信号被使用，但是在频域来看，其一定存在其倍频谐波存在，这些信号需要滤除掉它，所以会再经过射频滤波器。第二混频器直接处理经低噪声放大器放大和射频滤波后的射频信号。为实现混频功能,第二混频器还需要接收来自压控振荡器的本振(LO)信号，其电路完全工作在射频频段。压控振荡器产生的频率由锁相环、倍频器等控制。选择输入信号与本振信号产生的差频，即由第二混频器之后产生的中频信号，因为中频信号具有很好的增益和频带特性。可能包含众多频率的干扰信号，所以添加中频滤波器完成选频(通道滤波器)得到需要有用的中频信号。Tuner芯片为商购芯片，芯片型号为RT720，生产厂家为Rafael Microelectronics。

作为对本发明所述的具有Tuner芯片的频谱仪系统的进一步说明，优选地，本振为集成VCO的宽带频率合成器。

作为对本发明所述的具有Tuner芯片的频谱仪系统的进一步说明，优选地，第一混频器为下变频第一混频器。

作为对本发明所述的具有Tuner芯片的频谱仪系统的进一步说明，优选地，中频滤波器邻道抑制的能力范围为30dB-90dB。

作为对本发明所述的具有Tuner芯片的频谱仪系统的进一步说明，优选地，所述频谱仪系统测量的频率范围为5MHz-3GHz。

本发明的有益效果如下：本发明通过Tuner芯片替代现有频谱分析仪中的关键部件，由于使用的Tuner芯片具有市场上应用广泛、价格低、射频部件集成度高、型号丰富等特性，具有降低了产品调试难度、降低物料成本、缩小产品尺寸的明显有益效果。

附图说明

图1为现有技术中的常规频谱仪的结构框架。

图2为本发明的具有Tuner芯片的频谱仪系统的结构框图。

图3为本发明的Tuner芯片的原理框图。

具体实施方式

为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

如图2所示，一种具有Tuner芯片的频谱仪系统，所述频谱仪系统包括衰减器1，衰减器1与预选器或低通滤波器2电连接和信号连接，以使待测射频信号经衰减器1调整信号强度后传输至预选器或低通滤波器2；衰减器1可以根据用户测试需求自动和手动调节，以适应输入信号强度，以免信号强度过强超出后级单元测量范围；预选器或低通滤波器2与第一混频器3电连接和信号连接，以使待测射频信号进一步经预选器或低通滤波器2滤除测量频率范围外的信号后传输至第一混频器3；第一混频器3分别与本振4和中频滤波器5电连接和信号连接，以使待测射频信号进一步经第一混频器3与本振信号进行混频并输出至中频滤波器5；第一混频器3将两个输入信号混合，产生其频率之和或频率之差，由于中频滤波器中心频率越低其通带宽度就可以做的越窄，因此，优选地，第一混频器3为下变频第一混频器，本振4为集成VCO的宽带频率合成器。中频滤波器5与Tuner芯片6电连接和信号连接，以使待测射频信号进一步经中频滤波器5滤除无用信号后传输至Tuner芯片6；其中，中频滤波器5邻道抑制的能力范围为30dB-90dB。Tuner芯片6与对数检波器7电连接和信号连接，以使待测射频信号进一步经Tuner芯片6完成一次变频处理后传输至对数检波器7；对数检波器7与控制与数据处理单元8电连接和信号连接，以使待测射频信号进一步经对数检波器7将信号强度范围压缩到基带采集芯片量程范围内并输出至控制与数据处理单元8；由于基带信号采集量程范围小、精度小，而具有90dB以上的动态量程范围，可以将更大的信号强度范围压缩到基带采集芯片量程范围内；控制与数据处理单元8分别与衰减器1、预选器或低通滤波器2、第一混频器3、中频滤波器5和Tuner芯片6电连接和信号连接，以使控制与数据处理单元8根据获取的射频信号的测量数据来调整衰减器1、预选器或低通滤波器2、第一混频器3、中频滤波器5、Tuner芯片6、对数检波器7，进而形成一个闭环的测试环路以获得更好的测量精度。

如图3所示，Tuner芯片6包括可调增益低噪声放大器61，低噪声放大器61与射频滤波器62电连接和信号连接，射频滤波器62分别与第二混频器63和智能功率检测单元电连接和信号连接，第二混频器63与中频放大器64和本振连接，中频放大器64分别与通道滤波器65和智能功率检测单元电连接和信号连接，通道滤波器65与可变增益放大器66电连接和信号连接。

Tuner芯片实现一次变频的具体实现如下：信号输入有强有弱，在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声而可调增益低噪声放大器就是具有低噪的特性。经过低噪声放大器后的高频信号，只希望其本身的信号被使用，但是在频域来看，其一定存在其倍频谐波存在，这些信号需要滤除掉它，所以会再经过射频滤波器。第二混频器直接处理经低噪声放大器放大和射频滤波后的射频信号。为实现混频功能,第二混频器还需要接收来自压控振荡器的本振(LO)信号，其电路完全工作在射频频段。压控振荡器产生的频率由锁相环、倍频器等控制。选择输入信号与本振信号产生的差频，即由第二混频器之后产生的中频信号，因为中频信号具有很好的增益和频带特性。可能包含众多频率的干扰信号，所以添加中频滤波器完成选频(通道滤波器)得到需要有用的中频信号。Tuner芯片为商购芯片，芯片型号为RT720，生产厂家为RafaelMicroelectronics。

本发明通过Tuner芯片替代现有频谱分析仪中的关键部件，如图1中框选所示的一大块单元，替代了分立的本振、混频器、滤波器等器件，可独立完成信号的一次变频处理。由于使用的Tuner芯片具有市场上应用广泛、价格低、射频部件集成度高、型号丰富等特性，具有降低了产品调试难度、降低物料成本、缩小产品尺寸的明显有益效果。本发明的频谱仪系统测量的频率范围为5MHz-3GHz。

需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。