一種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路，包括：混頻器、第一耦合器、第二耦合器、幅度控制單元、相位控制單元、自動檢測單元和控制芯片。在本振信號輸入端口，通過第一耦合器將本振信號耦合輸出，經(jīng)過幅度控制單元和相位控制單元來改變耦合輸出信號的幅度和相位，再使該信號通過第二耦合器耦合至混頻器的中頻輸出端口，通過控制芯片的輸出信號控制幅度控制單元和相位控制單元來調(diào)節(jié)耦合輸出信號的幅度和相位，使其與本振信號泄露到中頻通道的信號大小相等，幅度相反，從而進行抵消，減小零頻。
【專利說明】一種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路及方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于射頻微波電路領域，更具體地說，是應用于頻譜儀中零頻幅度抑制電路，還涉及一種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代頻譜分析儀多采用掃頻超外差接收方案，勢必會產(chǎn)生零頻。零頻，簡單地說，就是在頻譜儀的頻譜顯示窗口上OHz頻率點處所顯示的假響應信號。若該假響應信號幅度很高，對測試低頻信號的動態(tài)范圍以及頻譜分析儀所能測試的頻率下限等產(chǎn)生嚴重影響。因此，為提高頻譜分析儀測量頻率下限，就必須對零頻進行抑制。
[0003]零頻是由于混頻器的本振饋通引起的，在超外差式頻譜分析儀中，通常將被測信號經(jīng)混頻器變至一個固定中頻，由于混頻器隔離度有限，本振信號會泄露到中頻，因此中頻通道會進行中頻濾波處理，但當被測信號頻率接近OHz時，本振頻率與中頻頻率接近，就無法通過中頻濾波器濾除泄漏的本振信號，這樣泄漏的本振信號就會干擾到中頻信號，就需要零頻幅度抑制電路。
[0004]現(xiàn)在通用的零頻幅度抑制電路是通過對本振信號耦合輸出，再經(jīng)過IQ調(diào)制分為兩路，將兩路調(diào)制信號幅度分別進行調(diào)節(jié)，然后通過合路器進行合成，最后耦合至混頻器輸出端對零頻幅度進行抑制，電路較為復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路，它可實現(xiàn)對零頻進行自動檢測，如零頻幅度超過設定，則自動進行零頻幅度抑制。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0007]—種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路，包括:混頻器、第一耦合器、第二耦合器、幅度控制單元、相位控制單元、自動檢測單元和控制芯片；
[0008]所述第一稱合器，設置在本振信號輸入端口，將本振信號稱合輸出；
[0009]所述幅度控制單元，連接到所述第一耦合器的輸出端，改變耦合輸出信號的幅度；
[0010]所述相位控制單元，連接到所述幅度控制單元，改變耦合輸出信號的相位；
[0011]所述第二耦合器，將所述耦合輸出信號耦合至混頻器的中頻輸出端口 ；
[0012]自動檢測單元，包括:第三耦合器，將中頻輸出端口的中頻信號耦合輸出到檢波器，檢波器檢測零頻幅度，將檢測結(jié)果與零頻預設電平進行比較，輸出比較結(jié)果；
[0013]控制芯片，接收所述自動檢測單元輸出的比較結(jié)果，并根據(jù)所述比較結(jié)果控制所述幅度控制單元和相位控制單元來調(diào)節(jié)所述耦合輸出信號的幅度和相位。
[0014]可選地，所述控制芯片為CPLD芯片。
[0015]可選地，所述幅度控制單元包括D/A變換器和電調(diào)衰減器，D/A變換器接收控制芯片輸出的數(shù)字信號并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號，D/A變換器的輸出電壓調(diào)節(jié)所述電調(diào)衰減器的衰減量。
[0016]可選地，所述相位控制單元包括:輸入端口、輸出端口、分支線耦合器、第一變?nèi)荻O管、第二變?nèi)荻O管和控制端；
[0017]分支線耦合器包含4個端口，分別連接輸入端口、輸出端口、第一變?nèi)荻O管的陰極、第二變?nèi)荻O管的陰極，第一變?nèi)荻O管的陽極連接到地電位；第二變?nèi)荻O管的陽極連接到地電位。
[0018]可選地，所述相位控制單元還包括D/A變換器，D/A變換器接收控制芯片輸出的數(shù)字信號并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號，D/A變換器的輸出電壓連接到相位控制單元的控制端。
[0019]可選地，所述控制端設置在所述傳輸線的中點。
[0020]可選地，所述分支線耦合器為電路板上的傳輸線，由4條傳輸線組成，按“ 口 ”字形連接，傳輸線長度均為L/4，其中L表示中頻頻率的波長。其中兩條傳輸線的阻抗為50 Ω，另外兩條傳輸線的阻抗為35.35 Ω。
[0021]本發(fā)明還提供了一種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制方法，包括以下步驟:步驟(a)，在本振信號輸入端口，通過耦合器將本振信號耦合輸出；步驟(b)，通過幅度控制單元和相位控制單元來改變信號的幅度和相位；步驟(C)，再使該信號耦合至混頻器的中頻輸出端口，通過控制芯片的輸出電壓控制幅度控制單元和相位控制單元，調(diào)節(jié)耦合信號的幅度和相位，使其與本振信號泄露到中頻通道的信號大小相等，幅度相反。
[0022]可選地，上述步驟(C)具體為:通過耦合器將中頻輸出端口的中頻信號耦合輸出到檢波器，檢波器檢測零頻幅度，將檢測結(jié)果與零頻預設電平進行比較，將比較結(jié)果耦合到控制芯片，如超過預設電平，則控制芯片改變輸出到幅度控制單元和相位控制單元的控制電壓。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024](I)電路設計簡單，控制靈活；
[0025](2)當外界環(huán)境變化引起本振泄露信號幅度和相位發(fā)生改變時，可實現(xiàn)對零頻的自動檢測和抑制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發(fā)明一種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路的控制框圖；
[0028]圖2為圖1中相位控制單元的電路圖；
[0029]圖3為本發(fā)明一種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0031]當超外差式頻譜分析儀工作時，通過混頻器將RF信號變至一個固定中頻的IF信號，由于混頻器隔離度有限，本振信號LO會泄露到中頻IF端口，當被測RF信號頻率接近OHz時，本振信號LO頻率與中頻IF頻率接近，這樣就會干擾到中頻IF信號，就需要零頻幅度抑制電路。
[0032]如圖1所示，為本發(fā)明的可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路，包括:混頻器10、第一耦合器21、第二耦合器22、幅度控制單元30、相位控制單元40、自動檢測單元50和控制芯片60。在本振信號LO輸入端口，通過第一稱合器10將本振信號稱合輸出，經(jīng)過幅度控制單元30和相位控制單元40來改變耦合輸出信號的幅度和相位，再使該信號通過第二耦合器22耦合至混頻器10的中頻IF輸出端口，通過控制芯片60的輸出信號控制幅度控制單元30和相位控制單元40來調(diào)節(jié)耦合輸出信號的幅度和相位，使其與本振信號LO泄露到中頻IF通道的信號大小相等，幅度相反，從而進行抵消，減小零頻。下面結(jié)合圖1和圖2對本發(fā)明零頻幅度抑制電路的各個單元進行詳細說明。
[0033]如圖1所示，自動檢測單元50中，第三耦合器23將中頻IF信號耦合輸出到檢波器51，檢波器51檢測零頻幅度，將檢測結(jié)果與零頻預設電平進行比較，將比較結(jié)果耦合到控制芯片60，如超過預設電平，則通知控制芯片60，控制芯片60改變輸出到幅度控制單元30和相位控制單元40的控制電壓，使零頻幅度降低。優(yōu)選地，控制芯片60為CPLD或者FPGA
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[0034]幅度控制單元30包括D/A變換器和電調(diào)衰減器，D/A變換器接收控制芯片60輸出的數(shù)字信號并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號，通過控制D/A變換器的輸出電壓來改變電調(diào)衰減器的衰減量，進而控制耦合輸出信號幅度。
[0035]圖2所示為相位控制單元40的具體電路,包括:輸入端口 Pin、輸出端口 Pout、分支線耦合器，第一變?nèi)荻O管D1、第二變?nèi)荻O管D2和控制端Vctl ;分支線耦合器由4條傳輸線41、42、43、44組成，有4個端口，分別連接至輸入端口 Pin，輸出端口 Pout，第一變?nèi)荻O管Dl的陰極，第二變?nèi)荻O管D2的陰極；第一變?nèi)荻O管Dl的陽極連接到地電位；第二變?nèi)荻O管D2的陽極連接到地電位。相位控制單元40還包括D/A變換器(圖2中未示出)，D/A變換器接收控制芯片60輸出的數(shù)字信號并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號，D/A變換器的輸出電壓連接到相位控制單元的控制端Vctl，通過控制D/A變換器的輸出電壓來改變第一變?nèi)荻O管Dl和第二變?nèi)荻O管D2的電容，實現(xiàn)360°相位調(diào)節(jié)，優(yōu)選地，所述控制端Vctl設置在傳輸線44的中點。優(yōu)選地，分支線耦合器為電路板上的傳輸線，傳輸線長度均為L/4，其中L表示中頻IF頻率的波長。其中，輸入端口與第一變?nèi)荻O管的陰極之間、輸出端口與第二變?nèi)荻O管的陰極之間的兩條傳輸線41、42的阻抗為35.35Ω，輸入端口與輸出端口之間、第一變?nèi)荻O管的陰極和第二變?nèi)荻O管的陰極之間的兩條傳輸線43、44的阻抗為50Ω。當外界環(huán)境如溫度等變化時，會引起本振泄露信號幅度和相位發(fā)生改變，使得現(xiàn)有技術(shù)中的零頻幅度抑制部分不能充分發(fā)揮作用，零頻幅度抬高。此時，本發(fā)明的零頻幅度抑制電路的檢波器51會檢測零頻幅度，將檢測結(jié)果與預設幅度(即零頻預設電平)進行比較，如超過預設幅度，則通知控制芯片60，控制芯片就會改變幅度控制單元30和相位控制單元40的控制電壓，使零頻降低。
[0036]本發(fā)明還提供了一種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制方法，如圖3所示，具體包括以下步驟:步驟(a)，在本振信號輸入端口，通過耦合器將本振信號耦合輸出；步驟(b)，通過幅度控制單元和相位控制單元來改變耦合輸出信號的幅度和相位；步驟(C)，再使該信號耦合至混頻器的中頻輸出端口，通過控制芯片的輸出電壓控制幅度控制單元和相位控制單元，調(diào)節(jié)耦合輸出信號的幅度和相位，使其與本振信號泄露到中頻通道的信號大小相等，幅度相反。
[0037]上述步驟(C)中，具體實現(xiàn)方式為:通過耦合器將中頻輸出端口的中頻信號耦合輸出到檢波器，檢波器檢測零頻幅度，將檢測結(jié)果與零頻預設電平進行比較，將比較結(jié)果輸出到控制芯片，如超過預設電平，則控制芯片改變輸出到幅度控制單元和相位控制單元的控制電壓。
[0038]上述步驟(b)中，幅度控制單元，其由電調(diào)衰減器和D/A變換器構(gòu)成，通過控制D/A變換器的輸出電壓來改變電調(diào)衰減器的衰減量，用于控制耦合信號幅度。相位控制單元，由分支線耦合器、變?nèi)荻O管和D/A變換器構(gòu)成，通過控制D/A變換器的輸出電壓來改變變?nèi)荻O管的電容，實現(xiàn)360°相位調(diào)節(jié)，其中分支線耦合器可通過在電路板上布線實現(xiàn)。
[0039]本發(fā)明的零頻幅度抑制方法將本振信號耦合輸出，改變耦合輸出信號的幅度和相位，再使該信號耦合至中頻IF輸出端口，通過調(diào)節(jié)耦合輸出信號的幅度和相位，使其與本振信號LO泄露到中頻IF通道的信號大小相等，幅度相反，從而進行抵消，減小零頻。
[0040]本發(fā)明的可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路及方法，電路設計簡單，控制靈活，當外界環(huán)境變化引起本振泄露信號幅度和相位發(fā)生改變時，可實現(xiàn)對零頻的自動檢測和抑制。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路，其特征在于，包括:混頻器、第一耦合器、第二耦合器、幅度控制單元、相位控制單元、自動檢測單元和控制芯片； 所述第一稱合器，設置在本振信號輸入端口，將本振信號稱合輸出； 所述幅度控制單元，連接到所述第一耦合器的輸出端，改變耦合輸出信號的幅度； 所述相位控制單元，連接到所述幅度控制單元，改變耦合輸出信號的相位； 所述第二耦合器，將所述耦合輸出信號耦合至混頻器的中頻輸出端口 ； 自動檢測單元，包括:第三耦合器，將中頻輸出端口的中頻信號耦合輸出到檢波器，檢波器檢測零頻幅度，將檢測結(jié)果與零頻預設電平進行比較，輸出比較結(jié)果； 控制芯片，接收所述自動檢測單元輸出的比較結(jié)果，并根據(jù)所述比較結(jié)果控制所述幅度控制單元和相位控制單元來調(diào)節(jié)所述耦合輸出信號的幅度和相位。
2.如權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路，其特征在于，所述控制芯片為CPLD或FPGA芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路，其特征在于，所述幅度控制單元包括D/A變換器和電調(diào)衰減器，D/A變換器接收控制芯片60輸出的數(shù)字信號并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號，D/A變換器的輸出電壓調(diào)節(jié)所述電調(diào)衰減器的衰減量。
4.如權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路，其特征在于，所述相位控制單元包括:輸入端口、輸出端口、分支線耦合器、第一變?nèi)荻O管、第二變?nèi)荻O管和控制端； 分支線耦合器包含4個端口，分別連接輸入端口、輸出端口、第一變?nèi)荻O管的陰極、第二變?nèi)荻O管的陰極，第一變?nèi)荻O管的陽極連接到地電位，第二變?nèi)荻O管的陽極連接到地電位。
5.如權(quán)利要求4所述的可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路，其特征在于，所述相位控制單元還包括D/A變換器，D/A變換器接收控制芯片輸出的數(shù)字信號并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號，D/A變換器的輸出電壓連接到相位控制單元的控制端。
6.如權(quán)利要求5所述的可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路，其特征在于，所述分支線耦合器為電路板上的傳輸線，由4條傳輸線組成，按口字形連接，傳輸線長度為L/4，其中L表示中頻頻率的波長。
7.如權(quán)利要求6所述的可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路，其特征在于，輸入端口與第一變?nèi)荻O管的陰極之間、輸出端口與第二變?nèi)荻O管的陰極之間的兩條傳輸線的阻抗為35.35Ω，輸入端口與輸出端口之間、第一變?nèi)荻O管的陰極和第二變?nèi)荻O管的陰極之間的兩條傳輸線的阻抗為50 Ω。
8.如權(quán)利要求6所述的可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制電路，其特征在于，所述控制端設置在所述第一變?nèi)荻O管的陰極和第二變?nèi)荻O管的陰極之間的傳輸線的中點。
9.一種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟(a)，在本振信號輸入端口，通過耦合器將本振信號耦合輸出；步驟(b)，通過幅度控制單元和相位控制單元來改變信號的幅度和相位；步驟(C)，再使該信號耦合至混頻器的中頻輸出端口，通過控制芯片的輸出電壓控制幅度控制單元和相位控制單元，調(diào)節(jié)耦合信號的幅度和相位，使其與本振信號泄露到中頻通道的信號大小相等，幅度相反。
10.如權(quán)利要求9所述的一種可實現(xiàn)自動檢測和控制的零頻幅度抑制方法，其特征在于，上述步驟(C)具體為:通過耦合器將中頻輸出端口的中頻信號耦合輸出到檢波器，檢波器檢測零頻幅度，將檢測結(jié)果與零頻預設電平進行比較，將比較結(jié)果輸出到控制芯片，如超過預設電平，則控制芯片改變輸出到幅度控制單元和相位控制單元的控制電壓。
【文檔編號】H03C1/00GK103986417SQ201410214388
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】毛黎明, 鄧旭亮, 杜念文, 馬風軍, 任水生 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所