一種具有校準(zhǔn)功能的頻譜分析儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頻譜分析裝置領(lǐng)域，特別涉及一種具有校準(zhǔn)功能的頻譜分析儀。
【背景技術(shù)】
[0002]頻譜分析儀是一種用來對被測信號進(jìn)行頻譜分析的接收機(jī)，可以測量未知信號的頻率、幅值，失真等相關(guān)參數(shù)，通常具有很寬的頻率和幅值測量范圍。主要應(yīng)用于基站維護(hù)、電子產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)等領(lǐng)域。頻譜分析儀一般分為掃頻式和實時分析式兩類。
[0003]參照圖1，現(xiàn)有技術(shù)的頻譜分析儀100多采用超外差式結(jié)構(gòu)，對通過射頻前端模塊101引入的輸入信號、中頻通道模塊102對其進(jìn)行多次變頻，使之變成中頻信號，然后送至包含ADC采樣單元、數(shù)字中頻濾波器單元、檢波器單元，控制單元及顯示器單元的顯示模塊103進(jìn)行輸出和顯示。在射頻前端模塊101中，被測信號從輸入端口進(jìn)入，用單刀雙擲開關(guān)I來選通前端鏈路104或者選通功率負(fù)載2，單刀雙擲開關(guān)I有可能要承受較大功率，因此經(jīng)常采用大功率單刀雙擲開關(guān)或繼電器來構(gòu)成。單刀雙擲開關(guān)4用于選通將被測信號輸入前端鏈路104還是將校準(zhǔn)信號輸出單元3接入前端鏈路104從而進(jìn)行自校準(zhǔn)，校準(zhǔn)信號輸出單元3通常由頻譜分析儀100的內(nèi)部電路產(chǎn)生。單刀雙擲開關(guān)5與單刀雙擲開關(guān)7共同配合選通固定衰減器6是否接入前端鏈路104。固定衰減器6可以承受較大的輸入功率，當(dāng)用頻譜分析儀100測量較大功率的信號時，為了保證混頻器13工作在線性區(qū)域，需要先將輸入信號進(jìn)行衰減；固定衰減器6通常具有較高的壓縮點，以確保到達(dá)混頻器13的被測信號不會被壓縮。步進(jìn)衰減器8是一個衰減量可調(diào)的衰減器，而且具有較寬的衰減器范圍，可將輸入的被測信號繼續(xù)衰減至混頻器13的最佳混頻電平。單刀雙擲開關(guān)9和單刀雙擲開關(guān)11共同配合選通前置放大器10，前置放大器10用于小信號的測量，當(dāng)被測量的信號幅值比較小且接近頻譜分析儀100的低噪時，打開前置放大器10，將減小前端鏈路104的噪聲系數(shù)，即降低了噪聲，這樣小信號可以被準(zhǔn)確的測量。濾波器12是一個低通濾波器，其作用是對混頻器13的鏡像頻率進(jìn)行抑制。
[0004]參照圖2，在與本申請同日遞交的一件專利申請中還公開了一種改進(jìn)的頻譜分析儀200，在頻譜分析儀200中，對通過射頻前端模塊201引入的輸入信號、中頻通道模塊202對其進(jìn)行多次變頻，使之變成中頻信號，然后送至包含ADC采樣單元、數(shù)字中頻濾波器單元、檢波器單元，控制單元及顯示器單元的顯示模塊203進(jìn)行輸出和顯示。在射頻前端模塊201中，被測信號從輸入端口進(jìn)入，用單刀雙擲開關(guān)I來選通前端鏈路204或者選通功率負(fù)載2，單刀雙擲開關(guān)I有可能要承受較大功率，因此經(jīng)常采用大功率單刀雙擲開關(guān)或繼電器來構(gòu)成。單刀雙擲開關(guān)40用于選通將被測信號輸入前端鏈路204還是將校準(zhǔn)信號輸出單元3接入前端鏈路204從而進(jìn)行自校準(zhǔn)，校準(zhǔn)信號輸出單元3通常由頻譜分析儀200的內(nèi)部電路產(chǎn)生。單刀雙擲開關(guān)40與單刀雙擲開關(guān)7共同配合選通固定衰減器6是否接入前端鏈路204。固定衰減器6可以承受較大的輸入功率，當(dāng)用頻譜分析儀200測量較大功率的信號時，為了保證混頻器13工作在線性區(qū)域，需要先將輸入信號進(jìn)行衰減；固定衰減器6通常具有較高的壓縮點，以確保到達(dá)混頻器13的被測信號不會被壓縮。步進(jìn)衰減器8是一個衰減量可調(diào)的衰減器，而且具有較寬的衰減器范圍，可將輸入的被測信號繼續(xù)衰減至混頻器13的最佳混頻電平。單刀雙擲開關(guān)9和單刀雙擲開關(guān)11共同配合選通前置放大器10，前置放大器10用于小信號的測量，當(dāng)被測量的信號幅值比較小且接近頻譜分析儀200的低噪時，打開前置放大器10，將減小前端鏈路204的噪聲系數(shù)，即降低了噪聲，這樣小信號可以被準(zhǔn)確的測量。濾波器12是一個低通濾波器，其作用是對混頻器13的鏡像頻率進(jìn)行抑制。
[0005]在頻譜分析儀100或頻譜分析儀200中，由于射頻前端模塊101或射頻前端模塊201會隨著時間和溫度的變化而引起增益的變化，使頻譜分析儀100或頻譜分析儀200測量的信號不準(zhǔn)確，因此，頻譜分析儀100或頻譜分析儀200會通過校準(zhǔn)信號輸出單元3輸出一路校準(zhǔn)信號，頻譜分析儀100或頻譜分析儀200將其通過測量得到的校準(zhǔn)信號的幅值與校準(zhǔn)信號的實際幅值做差值，顯示模塊103或顯示模塊203中的控制單元將所述差值保存起來，在頻譜分析儀100或頻譜分析儀200以后的測量結(jié)果中，都會自動去除該差值，以減少測量結(jié)果的誤差。
[0006]但是，研究中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)所采用的校準(zhǔn)方法是有缺陷的，在頻譜分析儀100或頻譜分析儀200中，即使單刀雙擲開關(guān)4在選通時將被測信號輸入前端鏈路104或前端鏈路204，校準(zhǔn)信號輸出單元3輸出的校準(zhǔn)信號也會有一部分經(jīng)過單刀雙擲開關(guān)4耦合至前端鏈路104或前端鏈路204，從而在顯示屏幕上形成不想要的雜散，如果還有其他干擾信號耦合或串?dāng)_至校準(zhǔn)信號中，那么耦合或串?dāng)_至校準(zhǔn)信號的其他干擾信號也同樣會經(jīng)過單刀雙擲開關(guān)4耦合至前端鏈路104或前端鏈路204，在顯示屏幕上形成更多的雜散。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的之一在于:解決現(xiàn)有技術(shù)的頻譜分析儀(100)或頻譜分析儀(200)存在雜散信號的技術(shù)問題，提供一種具有校準(zhǔn)功能的頻譜分析儀(300 )。
[0008]本發(fā)明提供的一種具有校準(zhǔn)功能的頻譜分析儀(300)，參照圖3，包括一分時測量一個校準(zhǔn)信號(a)和一個待測信號(b)的信號處理單兀(302)、一個產(chǎn)生所述校準(zhǔn)信號(a)的校準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元(301 )，在所述校準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元(301)和所述信號處理單元(302)之間還有一個用于選通所述校準(zhǔn)信號(a)的開關(guān)單元(303 )。
[0009]本發(fā)明公開的具有校準(zhǔn)功能的頻譜分析儀(300)，由于在校準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元
(301)和信號處理單元(302)之間設(shè)置一個用于選通所述校準(zhǔn)信號(a)的開關(guān)單元(303)，需要校準(zhǔn)時，將所述開關(guān)單元(303)選通，使校準(zhǔn)信號(a)通過開關(guān)單元(303)順利進(jìn)入信號處理單元(302)，校準(zhǔn)結(jié)束時，信號處理單元(302)在將校準(zhǔn)信號(a)斷開的基礎(chǔ)上，開關(guān)單元(303)也被控制斷開，增加了校準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元(301)和信號處理單元(302)之間的開關(guān)隔離度，降低了頻譜分析儀(300)在測量待測信號(b)時，由校準(zhǔn)信號(a)帶來的雜散信號。
[0010]作為一種舉例說明，參照圖4，所述開關(guān)單元(303)可以由一個單刀雙擲開關(guān)
(401)和一個接地部件(402 )構(gòu)成，所述單刀雙擲開關(guān)(401)的輸入端連接所述校準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元(301)，所述單刀雙擲開關(guān)(401)的一個輸出端連接所述信號處理單元(302)，另一個輸出端通過所述接地部件(402)接地。
[0011]校準(zhǔn)結(jié)束時，信號處理單元(302)在將校準(zhǔn)信號(a)斷開的基礎(chǔ)上，開關(guān)單元(303)也被控制斷開，且校準(zhǔn)信號(a)被斷開以后通過接地部件(402)接地，由于校準(zhǔn)信號(a)被斷開以后不是懸空設(shè)置，而是通過接地部件(402)接地，這進(jìn)一步減少了校準(zhǔn)信號Ca)耦合至信號處理單元(302)的可能性，達(dá)到了更好的隔離效果。
[0012]作為一種舉例說明，所述接地部件(402)可以由一個容值大于等于0.0luF的電容構(gòu)成。
[0013]作為一種舉例說明，所述開關(guān)單元(303)的隔離度可以大于等于40dB。
[0014]由于選用了隔離度大于等于40dB的高隔離度開關(guān)，進(jìn)一步增加了校準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元(301)和信號處理單元(302)之間的開關(guān)隔離度；進(jìn)一步的，在現(xiàn)有技術(shù)中，信號處理單元(302 )通常通過一個單刀雙擲開關(guān)來分時測量校準(zhǔn)信號(a)和待測信號(b )，但是為了適應(yīng)信號處理單元對于信號的處理需求，信號處理單元(302)中的單刀雙擲開關(guān)必須是一個寬帶開關(guān)，為了增加所述單刀雙擲開關(guān)的隔離度，一般也希望所述單刀雙擲開關(guān)采用一個高隔離度的開關(guān)，但是高隔離度的寬帶開關(guān)價格昂貴，一般很少采用，本發(fā)明中，由于校準(zhǔn)信號(a)是一個點頻，所以在校準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元(301)和信號處理單元(302)之間設(shè)置的開關(guān)單元(303)并不要求是寬帶開關(guān)，因而將所述開關(guān)單元(303)設(shè)置為高隔離度開關(guān)，即增強(qiáng)了隔離度又不增加成本。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，為解決現(xiàn)有技術(shù)的頻譜分析儀(100)或頻譜分析儀(200)存在雜散信號的技術(shù)問題，提供一種具有校準(zhǔn)功能的頻譜分析儀(500)。
[0016]本發(fā)明的具有校準(zhǔn)功能的頻譜分析儀(500)，參照圖5，包括安裝在一個多層印刷線路板(501)上的一個分時測量校準(zhǔn)信號(a)和待測信號(b)的信號處理單元(302)、一個產(chǎn)生所述校準(zhǔn)信號