超外差接收后的信号是中频信号已经是窄带信号(带宽小于20 MHz),通过合理选择该信号的中心频率和带宽,以目前的器件水平,完全可以进行A/D采样。在手持式频谱仪设计中,中频信号中心频率选择为21.4 MHz,带宽选择3 MHz。

这样分辨率带宽滤波、视频滤波等均可采用数字信号处理实现,由于手持式频谱仪具有11档分辨率带宽、10档视频带宽,采用模拟方式实现需要设计21个滤波器(其中部分滤波器的设计十分困难),采用数字信号处理后,只需要一片FPGA芯片即可,极大地节省了体积。一种手持式频谱仪的设计方案如图3所示。

下面分别介绍核心部什——超外差接收组件的设计。

2.3 超外差接收组件设计

超外差接收组件是手持式频谱仪的核心组件,其性能直接决定了频谱仪的相噪、杂散、本底噪声等性能指标,超外差接收组件的组成框图如图4所示。

组件采用三级混频方式实现,第一中频4 021.4 MHz,第二中频821.4 MHz,第三中频21.4MHz,这样选择的目的是第三混频需要的800 MHz本振可以由第二混频需要的3.2 GHz本振4分频产生,从而减少了本振数量,降低了体积。

输入衰减器是一个0~60 dB、步进10 dB的大功率射频衰减器用于实现手持式频谱仪的测量范围(-120~+30 dBm)。

3 主要性能指标

目前上述方案设计的手持式频谱仪原理样机已研制成功,在总参某项目中获得应用,核心部分体积只有190 mm×100 mm×60 mm,功耗约12 W,其主要性能指标如下: