數字中頻和模擬中頻頻譜儀的比較

　　隨著(zhù)模數轉換器、高性能微處理器和可編程器件等器件和技術(shù)近年來(lái)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，頻譜儀也從模擬中頻時(shí)代進(jìn)入全數字中頻時(shí)代。全數字中頻技術(shù)的采用使頻譜儀的多項指標得到顯著(zhù)提升。北京普源精電(RIGOL)最新推出的DSA1030A頻譜分析儀采用的就是全數字中頻技術(shù)，成為為數不多的掌握該技術(shù)的頻譜儀供應商之一。

　　原理及設計對比

　　為了便于說(shuō)明數字中頻和模擬中頻對于頻譜儀的影響，我們先簡(jiǎn)單分析一下這兩種類(lèi)型頻譜儀實(shí)現的原理。圖1就是典型的模擬中頻頻譜儀的原理框圖。射頻信號進(jìn)入頻譜儀后首先經(jīng)過(guò)衰減器，將信號幅度調節到混頻器最佳工作范圍內，然后通過(guò)頻譜儀內部的變頻器將射頻信號變到相對較低的中頻，中頻濾波實(shí)現不同帶寬的選擇后，包絡(luò )檢波后得到視頻信號，最終顯示在屏幕中。由圖1可見(jiàn)，幾乎所有部件都是模擬器件，因此模擬中頻實(shí)現的頻譜儀一般都比較笨重。

　　而數字中頻頻譜儀的設計核心是全數字式的中頻轉換和信號處理鏈，通過(guò)全數字中頻技術(shù)，分析儀不再依賴(lài)于響應遲鈍的晶體和LC型濾波器。射頻前端的處理與模擬中頻頻譜儀的射頻部分處理無(wú)明顯變化，重點(diǎn)在變頻器完成頻譜從高到低的搬移后，通過(guò)A/D轉換器實(shí)現模擬到數字的變換，使用數字處理方式實(shí)現數字下變頻、中頻濾波器、包絡(luò )檢波器、視頻濾波器以及幅度定標等模塊，最終完成輸入信號譜的計算和顯示。與模擬中頻頻譜儀比，數字中頻頻譜儀在數字域上實(shí)現放大、濾波、檢波等一系列中頻處理，并最終送給LCD顯示。數字檢波器，數字濾波器的采用極大地提高了系統的穩定性、一致性、測量速度，同時(shí)進(jìn)一步縮小了頻譜儀的體積。

　　數字中頻頻譜儀與模擬中頻頻譜儀比較，具有得天獨厚的優(yōu)勢，同時(shí)數字中頻的研究也有很多技術(shù)上的難點(diǎn)需要突破，具體說(shuō)來(lái)包括數字中頻系統布局，數字濾波器、數字檢波器的設計，以及掃描時(shí)間的研究。數字中頻技術(shù)是頻譜分析儀的關(guān)鍵技術(shù)之一。負責對A/D采樣得到的中頻信號解析出來(lái)，最終以譜線(xiàn)形式提供給用戶(hù)，包括A/D采樣，數字下變頻，中頻濾波器，包絡(luò )檢波器，視頻濾波器，以及幅度定標等模塊。如何合理的布局，組織數據流鏈路，以及資源優(yōu)化都是數字中頻技術(shù)研究課題之一。

　　數字中頻實(shí)現中重要的一個(gè)模塊是數字中頻濾波器的實(shí)現。采用數字中頻濾波器可以得到高穩定的性能表現，同時(shí)可以得到更小的RBW切換誤差，以及濾波器穩定時(shí)間。該模塊包括CIC濾波器，及FIR濾波器，如何得到設計要求的3dB RBW帶寬，以及<5:1的60dB/3dB形狀因子，綜合考慮動(dòng)態(tài)范圍要求的旁瓣抑制，以及符合掃描時(shí)間要求的響應時(shí)間都是研究的重點(diǎn)。