频谱仪混频的注意事项

1、滤波器设计可行性与镜频抑制的要求

超外差的结构中，如果本振具有连续可调谐的宽带频率输入范围，那么输出中频就是一个固定值。采用高中频的设计，镜像信号频率远远大于输入信号频率，信号就不会出现混叠的问题了，同时对于前端只要采用合适截止频率和衰减低通滤波器（LPF）就可以很好的抑制镜像的干扰。但是高中频也会面临一个严峻的问题，第一级混频之后，中频离本振的最低频率太近，后端滤波器设计难度较大。

2、本振信号的合成

最为常用就是PLL+VCO构架产生本振信号。为了提高频谱的频率精度，本振LO采用PLL技术，通过一个锁相环（PLL）将输入信号锁定到一个参考信号上（系统的参考时钟）。但是采用PLL的方式，输出信号并不是连续可调，而是步进调节设置，同时步进调节设置依赖于频谱仪设置的分辨率带宽（RBW），因此较小分辨率带宽（RBW）需要PLL较小的调谐步进。否则，输出信号不能覆盖整个扫频范围，而且会造成功率误差。在实际设计的时候，PLL的调节步进应该小于0.1·RBW（1/10），比如频谱仪设置的RBW为100kHz，那么LO输出的频率步进应该是小于10KHz的。有时设计LO，可以考虑LO电路的步进根据RBW设置进行分段调节。

3、3本振和3次混频

经过了第一级混频之后，第一中频输出为高中频，对于这个信号直接采集，ADC成本太高，所以我们需要将第一中频信号下变频至第二中频几百兆进行采集，最后经过3次混频下变频到ADC带宽内。这样的就远远降低ADC的位数。3次混频器的本振输入端必须提供足够高的电平，必要时增加高带宽的放大器。

4、倍频

采用倍频器的方式，就是PLL+VCO输出的信号进行倍频，比如2倍、4倍，即可得到高的LO频率了。（这个和EEVblog网站Dave Jones拆解的频谱仪有点类似，如图1所示。感兴趣的可以观看“EEVblog #892 - 鼎阳SSA3021X频谱分析仪拆机”）采用倍频器，可以获得最小的转换损耗，从而保持频谱分析仪的低噪声系数。

图1 倍频+3路BPF