频谱分析仪接收机前端的设计和仿真.pdf

频谱分析仪接收机前端的设计与仿真 沉旭 张福洪 杭州电子科技大学通信工程学院，浙江杭州310018 摘要：频谱分析仪用于测量各种信号的频谱、功率等参数，是通信技术发展中非常重要的一种测试 手段。该文旨在研究频谱分析仪接收机前端设计，包括多级混频单元的设计、镜像抑制方法等。结 合实际指标选用适合的芯片，并利用ADS软件进行谐波、链路仿真，达到模块器件参数的合理设计。 关键词：频谱转换；镜像抑制；三阶互调；级联噪声 TN911 A 第4期 沈旭等：频谱分析仪接收机前端的设计与仿真 107 mfLo±nf．Fl=flF (1) 式中，m、n为谐波次数。仅考虑一次变频(m、n=1)，式1简化为： fLO±fRFI=flF (2) 由式2可见，对于一个确定的本振和中频频率，总存在两个接收频率满足要求，即除了需要的接收 颂率之外，必存在一个镜像频率阳】。如图1(a)所示，当fRF2f。，时，输入频率与镜像频率有重叠。为保 证接收有用信号，可应用可调谐的带通滤波器抑制镜像频率。但由于输入频带较宽，调谐滤波器设计过 于复杂，实际应用中通常采用复杂度较低的高中频方案如图l(b)所示，镜像频率与输入频率不重叠，可 通过固定的滤波器滤除镜像频率。 (a)簸中颓输入方案 (b)高中频输入方案 图1 外差式频谱分析仪的镜像频率范围 921．3MHz直接转 频谱分析仪在低频率上处理信号，该信号一般选取21．4MHz。若将第一中频3 度，RF信号可能直通第一中频，形成中频馈通J，图l(ft．)中滤波器对该镜像频率的不能全部抑制。为 解决以上问题，可以提高第二中频频率，第二本振与第一中频之间的距离随之增大，容易实现第一中频 滤波器，也能抑制中频馈通。本文采用方案如图2所示，先变频到第二中频321．4MHz，再加第三级混频 将信号转变到21．4MHz。 图2频谱分析仪接收机前端框图 3接收机前端系统仿真 频谱分析仪的灵敏度通常为显示平均噪声电平，环境温度290K时，平均噪声电平表示为‘51： DANL=一174dBm(1Hz)+(1019呈H!坐z1]dB+NF。。一2．5dB (3) 108 2012正 器的噪声带宽，NF。。为频谱分析仪的噪声系数，一2． Bd5FI,重加欠声噪对器波检样取于由是 和对数电平 值的平均引起的噪声误差。级联网络的总噪声因子F．： 睡¨等+替”．+蒹 ㈩ 式中，Fi为单级噪声因子、Gj为单级增益，n为级数。固有噪声： LDANL=DANL一10dB+I1019等ldB+RF椰一2．5dB。(5) 固有噪声与衰减器和分辨率带宽相关，在分辨率确定的情况下，要提高频谱仪的灵敏度需要将衰减 器设置尽量小，以降低噪声电平，使信号不被噪声淹没。频谱分析仪最高灵敏度通常在衰减器