数字频谱分析仪射频通道前端输入模块设计

摘要

频谱分析仪作为“频域万用表”被广泛地应用于现代移动通信、电子对抗、雷达导航、EMC设计等领域，其已成为频域分析中必不可少的测试仪器。射频通道前端的设计是频谱分析仪实现的关键技术，其性能的优劣对于频谱分析仪的整体性能至关重要。本课题旨在设计实现一种低成本、高性能的数字频谱分析仪射频通道前端。
　　本文首先分析当前通信电子技术迅猛发展背景下频谱分析仪发展的现状及方向，并介绍了频谱分析仪的基本原理及分类。鉴于高中频方案实现成本高，宽带可调谐滤波器实现困难，综合课题频谱分析仪指标参数的要求，论文提出了一种采用分段开关滤波器组实现对镜像频率及交调干扰信号抑制的射频通道前端设计方案。
　　本射频通道前端的设计主要包括了程控衰减模块电路设计、多组低噪声放大模块电路设计、第一级混频模块电路设计，开关选频模块电路设计。其中，开关选频模块作为低成本频谱分析仪的关键模块，其主要指标取决于设计的四个带通滤波器的性能参数。
　　文中射频通道的设计部分，充分发挥了现代微波射频CAD软件设计仿真高效的优势。首先，使用了ADS2008的Buget工具对整个射频通道前端电路进行了系统链路预算分析，并对其频带选择性、互调失真等关键指标进行了仿真验证。其次，借助于IE3D电磁波仿真软件，基于耦合谐振带通滤波器的原理，完成了开关选频模块中四段带通滤波器的仿真与优化设计。
　　最后，论文给出了射频通道前端的整体设计实物图，并对整版电路的频带选择性、增益、1dB压缩点、系统噪声系数、三阶交调特性等关键指标进行了测试与分析。从测试结果来看，本论文所选用的方案基本满足数字频谱分析仪射频通道前端的设计要求。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 论文研究的意义和内容

1.3 论文章节安排及主要工作

第二章频谱分析仪结构及关键指标分析

2.1 频谱分析仪的发展

2.2 频谱分析仪的结构

2.3 频谱分析仪的关键指标参数

2.4 本章小节

第三章 射频通道前端方案仿真与设计

3.1 射频通道前端设计的具体要求

3.2 射频通道前端方案设计与分析

3.3 射频通道前端设计方案预算与仿真

3.4 射频通道前端的电路设计

3.5 本章小结

第四章 射频通道开关选频模块的设计

4.1 开关选频模块的方案分析

4.2 滤波器的设计方法及原理

4.3 开关选频带通滤波器组的设计与仿真

4.4 滤波器设计相关问题

4.5 本章小结

第五章 实物与实测结果

5.1 实物及测试平台

5.2 测试结果及分析

5.3 本章小结

第六章 总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果