简易频谱分析仪设计

电子设计

简易频谱分析仪设计

摘要

该简易频谱分析仪以单片机AT89S52为控制核心,控制高中频的二次变频扫频接收机进行频谱分量分析,同时在示波器屏幕上显示频谱分量,具有分析范围宽。高镜像抑制比和高分辨力的特点。该作品很好地达到了设计目标。

Abstract

The simplified frequency spectrum analyzer adapts the AT89S52 MCU as the control unit.It controls the high and middle frequency receiver which can secondly changes frequency and scans frequency to analyse frequency spectrum. At the same time,the frequency spectrum is displayed on the screen of the oscillograph.This frequency spectrum analyzer has some excellent performance: the largo analyse range, high mirror restrain ratio,high resolving power.It better achieves the design aim.一。方案设计与论证1.总体设计方案方案一:将被测信号放大后直接用DSP或单片机经A/D转换后进行傅立叶展开等数字处理,将得到的结果送到示波器等显示器件进行显示。这个方案的优点是比较容易从软件上进行各种数字运算的处理,因为本题目要求的指标并不高,采用这个方案将会极大提高设计成本和增加开发难度;方案二:参考题目推荐的方法,该题目可设计成一扫频接收机,在扫频范围内能检测到每个频点上的信号幅度,此方案的优点是电路比较简单,不需要DSP等专用芯片处理就可以满足设计要求,缺点是实时性比较差。

比较两种方案,考虑制作难度。性价比和时间等因素,我们选用了方案二,参考专业短波通讯中的接收机电路,采用二次变频法将会得到比较高的镜像抑止比。灵敏度和选择性。

2.输入调谐回路

方案一:采用变容二极管和电感线圈组合成的压控可变中心频率的LC调谐回路进行选频,这种电路的优点是可以得到良好的选频特性,缺点是在1-30MHZ的覆盖范围内单个LC回路难以实现,需要用到频段切换等技术处理,难以做到比较好的一致性;

方案二:采用非调谐宽带滤波的办法,输入级不设选频电路,只设置一个通频带为1-30MHZ的带通滤波器,缺点是没有选频特性,但是电路简单可靠;

综合比较后选择方案二,选频的实现是在一次变频后用中心频率为45.499MHZ的LC滤波器选频。

3.混频器

混频器是外差式接收电路必不可少的。

方案一:用分立元件如三极管和二级管组成,显然电路比较简单,但是在混频增益和性能一致性上有所欠缺;

方案二:用集成电路混频器,虽然一般的器件存在动态范围小的缺点,但是混频增益高和性能稳定;

本作品需要用到两个混频器,要求比较高,综合比较后选择方案二,采用性价比很高的NE602作为混频器件,事实证明有很好的效果。

4.中频值和中频滤波器

本作品中用到二次变频,所以有两个不同的中频值。

方案一:低中频+低中频,即第一和第二中频都比待接收频率的最高频率低,如第一中频用10.7MHZ,第二中频用455KHZ,由于频率不高,中频放大电路都比较好做,但是由于输入回路已经选定宽带输入,将带来严重的镜像干扰;

方案二:高中频+低中频,即第一中频比待接收频率的最高频率高,第二中频比待接收频率的最高频率低,通过选用合理有效的输入调谐回路这种办法可以得到很高的镜像抑止比; 综合比较后,选用方案二,第一中频用45.499MHZ,第二中频用4.999MHZ,

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