来看一下频谱仪的射频前端设计吧

和大多数射频测量仪器一样，频谱仪的输入阻抗也是50ohm。

先看一下频谱仪射频前端的总框图。

不过，虽然有框图在手，但是想以框图为参照，到实际产品的话，还是有很多路要走。

因为，以本人多年的射频系统设计经验来看，可能一个射频指标，就会导致射频架构选择的改变。

所以，要是有人，随随便便给些简略指标，就说，你给我整个方案吧，我真的是想一个白眼翻过去。

不是不想整，这样真的是浪费时间，整了也白整。

频谱仪的输入端有一个步进衰减器，通过这衰减器，可以设置输入至1st 混频器的信号电平。该衰减器的步进通常是10dB，但有些频谱仪也使用了步进为5dB或1dB的衰减器。

通过1st混频器，将输入信号转换到第一中频。

1st LO为一个连续可调的振荡器，使得当输入信号频率为9KHz~3GHz时，1st IF为一个固定的值。

从上面的公式可以知道，会有两个频率同时和LO混频，落在相同的中频频点上。一个频率，我们称之为有用信号；另一个频率，称之为镜像信号。

所以，在混频器之前，需要一个镜像抑制滤波器，来滤除镜像频率，如下图所示。

那这个镜像滤波器，该如何实现呢？

这就需要看你所选取的中频了：

如果选择的中频比较低，则可能需要选择可调谐的带通滤波器。

如果选择的是高中频，则可以选用低通滤波器。

这边可以举个例子。

比如说，信号频率是1GHz~3GHz，忽略其他考虑，如果选择的中频为300MHz，那么1GHz对应的本振频率是1.3GHz，镜像频率是1.6GHz；而3GHz对应的本振频率是3.3GHz，镜像频率是3.6GHz。

因为如上面的计算，镜像频率1.6GHz，包含在1GHz~3GHz的频率里。如果想用一个固定的滤波器，又想保留频率信号为1.6GHz的有用信号，但是又想滤除频率为1.6GHz的镜频信号，显然是不可能实现的。

但是，如果把中频选择在4GHz，则1GHz对应的本振频率是5GHz，则镜像频率为9GHz；而3GHz对应的本振频率是7GHz，镜像频率为11GHz。则有用信号1GHz~3GHz对应的镜像频率为9GHz~11GHz。

这个时候，一个低通滤波器，就能实现镜像滤波。

9KHz~3GHz的射频前端设计

对于输入频率范围为9KHz~3GHz的频谱仪，输入衰减器2后面跟着一个低通滤波器3，用于抑制镜像频率。

在上面的框图中，第一中频是3476.4MHz, 所以，9KHz~3GHz对应的本振频率为3476.409MHz~6476.4MHz。

可以用PLL来实现频谱仪中的本振。除了满足要求的相噪和调谐范围外，其最小调谐步进也需要关注。

其调谐步进取决于RBW，小的RBW需要小的调谐步进，否则的话，要么测不到信号，要么测到的信号的电平不对。如下图所示。所以，为了避免这种错误的发生，调谐步进需要远小于RBW，比如设置为RBW/10.

PLL的参考信号，一般采用OCXO，即恒温晶振，频率通常为10MHz。

为了能与其他测量仪器保持同步，参考信号可在输出接口(28)处获得，同样的，频谱仪也可以从输入接口27处，获得其他仪器的参考信号。

接着，还需要将高中频转换到更低的中频。

这个中频的选择，也要考虑镜像频率。如果选择过低的话，则对高中频处的IF filter要求过高，而难以实现。

所以，在上面的框图中，选择的第二中频为404.4MHz。然后再经过滤波放大后，经过第三级混频，变换到20.4MHz的低中频。

3GHz~7GHz的射频前端

如上面框图所示，在衰减器之后，输入信号被双工器19分成两路，然后进入相应的射频前端。

当输入信号为3GHz~7GHz时，最后进入的是上面框图中蓝色部分的射频前端，可以看到，信号先经过一个可调谐的带通滤波器(20)，然后通过混频器，将输入信号变频至404.4MHz的中频。

然后该中频，和9KHz~3GHz的射频前端，一起进入开关13，然后通过开关切换，共用后面的链路。

　　审核编辑：汤梓红