VXI微波频谱分析仪零频抑制技术

　　1 引言

　　目前，随着科技的不断进步，对于频谱仪的测量精度要求越来越高。现代频谱仪多采用扫频超外差接收方案，势必会产生零频。而零频对于频谱仪测量低频信号的能力会产生影响。本文通过讲述 VXI 总线微波频谱分析仪模块中零频抑制的方案，帮助大家了解零频的产生原因，以及降低零频信号的方法。

　　2 零频概述

　　VXI 总线微波频谱分析仪模块是宽带信号分析设备，采用的是超外差模式。由于混频器的本振信号泄漏等原因，会产生零频。零频，简单地说，就是在频谱仪的频谱显示窗口上 0Hz 频率点处所显示的剩余响应信号。若该剩余响应信号幅度很高，对于测试低频信号的动态范围以及频谱分析仪所能测试的频率信号下限等会产生严重影响。因此为提高频谱分析仪的性能指标，在 VXI 频谱分析仪模块中加入了零频抑制电路以降低零频幅度。那么零频是如何产生的呢?

　　VXI 微波频谱分析仪模块采用扫描第一本振的方法，使得由射频信号在经过多次变频处理后得到的中频信号在分别经过分辨率带宽滤波电路、包络检波电路及视频滤波电路等处理后，逐个通过频谱仪的频谱显示窗口。在 0 波段第一变频过程中，通过调谐本振信号将射频(0~3.1GHz)变频至 3.9214GHz 的第一中频上。在此过程中，由于宽带混频器本身对本振信号的隔离度有限，本振信号会泄漏到中频输出端，并且仍有较高的幅度值。因此在混频器后面加入 3.9214GHz带通滤波器。该滤波器除了有抑制第一中频的谐波频率及第一混频过程中产生的其他中频信号等作用外，还有一个作用就是抑制混频器所泄漏的本振频率信号。当射频信号为 0Hz 时，由公式 IF=LO– RF 可知，IF=LO=3.9214GHz，该本振信号泄漏到中频端后，却得不到抑制而会顺利的通过带通滤波器进入到中频单元，在经过包络检波及视频滤波等处理后，显示在频谱仪的频谱显示窗口中，这就是零频信号。

　　3 零频对信号测试的影响

　　较高的零频信号，对于频谱分析仪所能测试的频率下限，以及在该频率点所能测试的最低幅度值均会产生影响。

　　对于等幅度的两个频率信号，能够分辨这两个信号的最小频率间隔取决于分辨率带宽的大小;而对于不等幅的两个频率信号，在分辨率带宽一定的条件下，能分辨出两信号的最小频率间隔取决于中频滤波器的矩形系数。通常情况下，矩形系数定义为中频滤波器60dB 带宽和 3dB 带宽的比值。两个幅度相差 60dB 的不等幅信号的频率间隔至少是中频滤波器 60dB 带宽一半的情况下才能分辨出小信号。而在分辨率带宽和矩形系数都一定的情况下，两个信号的幅度差值越小，能分辨两信号的最小频率间隔也会越小。