數字中頻和模擬中頻頻譜儀的比較

　　隨著模數轉換器、高性能微處理器和可編程器件等器件和技術近年來突飛猛進的發(fā)展，頻譜儀也從模擬中頻時代進入全數字中頻時代。全數字中頻技術的采用使頻譜儀的多項指標得到顯著提升。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，成為為數不多的掌握該技術的頻譜儀供應商之一。

　　原理及設計對比

　　為了便于說明數字中頻和模擬中頻對于頻譜儀的影響，我們先簡單分析一下這兩種類型頻譜儀實現的原理。圖1就是典型的模擬中頻頻譜儀的原理框圖。射頻信號進入頻譜儀后首先經過衰減器，將信號幅度調節(jié)到混頻器最佳工作范圍內，然后通過頻譜儀內部的變頻器將射頻信號變到相對較低的中頻，中頻濾波實現不同帶寬的選擇后，包絡檢波后得到視頻信號，最終顯示在屏幕中。由圖1可見，幾乎所有部件都是模擬器件，因此模擬中頻實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，通過全數字中頻技術，分析儀不再依賴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明顯變化，重點在變頻器完成頻譜從高到低的搬移后，通過A/D轉換器實現模擬到數字的變換，使用數字處理方式實現數字下變頻、中頻濾波器、包絡檢波器、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(wěn)定性、一致性、測量速度，同時進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，同時數字中頻的研究也有很多技術上的難點需要突破，具體說來包括數字中頻系統布局，數字濾波器、數字檢波器的設計，以及掃描時間的研究。數字中頻技術是頻譜分析儀的關鍵技術之一。負責對A/D采樣得到的中頻信號解析出來，最終以譜線形式提供給用戶，包括A/D采樣，數字下變頻，中頻濾波器，包絡檢波器，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研究課題之一。

　　數字中頻實現中重要的一個模塊是數字中頻濾波器的實現。采用數字中頻濾波器可以得到高穩(wěn)定的性能表現，同時可以得到更小的RBW切換誤差，以及濾波器穩(wěn)定時間。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，綜合考慮動態(tài)范圍要求的旁瓣抑制，以及符合掃描時間要求的響應時間都是研究的重點。