一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(dòng)檢測(cè)單元和控制芯片。在本振信號(hào)輸入端口，通過(guò)第一耦合器將本振信號(hào)耦合輸出，經(jīng)過(guò)幅度控制單元和相位控制單元來(lái)改變耦合輸出信號(hào)的幅度和相位，再使該信號(hào)通過(guò)第二耦合器耦合至混頻器的中頻輸出端口，通過(guò)控制芯片的輸出信號(hào)控制幅度控制單元和相位控制單元來(lái)調(diào)節(jié)耦合輸出信號(hào)的幅度和相位，使其與本振信號(hào)泄露到中頻通道的信號(hào)大小相等，幅度相反，從而進(jìn)行抵消，減小零頻。
【專利說(shuō)明】一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和控制的零頻幅度抑制電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于射頻微波電路領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，是應(yīng)用于頻譜儀中零頻幅度抑制電路，還涉及一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(shì)必會(huì)產(chǎn)生零頻。零頻，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是在頻譜儀的頻譜顯示窗口上OHz頻率點(diǎn)處所顯示的假響應(yīng)信號(hào)。若該假響應(yīng)信號(hào)幅度很高，對(duì)測(cè)試低頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍以及頻譜分析儀所能測(cè)試的頻率下限等產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，為提高頻譜分析儀測(cè)量頻率下限，就必須對(duì)零頻進(jìn)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(cè)信號(hào)經(jīng)混頻器變至一個(gè)固定中頻，由于混頻器隔離度有限，本振信號(hào)會(huì)泄露到中頻，因此中頻通道會(huì)進(jìn)行中頻濾波處理，但當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率接近OHz時(shí)，本振頻率與中頻頻率接近，就無(wú)法通過(guò)中頻濾波器濾除泄漏的本振信號(hào)，這樣泄漏的本振信號(hào)就會(huì)干擾到中頻信號(hào)，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(guò)對(duì)本振信號(hào)耦合輸出，再經(jīng)過(guò)IQ調(diào)制分為兩路，將兩路調(diào)制信號(hào)幅度分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后通過(guò)合路器進(jìn)行合成，最后耦合至混頻器輸出端對(duì)零頻幅度進(jìn)行抑制，電路較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和控制的零頻幅度抑制電路，它可實(shí)現(xiàn)對(duì)零頻進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，如零頻幅度超過(guò)設(shè)定，則自動(dòng)進(jìn)行零頻幅度抑制。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(dòng)檢測(cè)單元和控制芯片；
[0008]所述第一稱合器，設(shè)置在本振信號(hào)輸入端口，將本振信號(hào)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(hào)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(hào)的相位；
[0011]所述第二耦合器，將所述耦合輸出信號(hào)耦合至混頻器的中頻輸出端口 ；
[0012]自動(dòng)檢測(cè)單元，包括:第三耦合器，將中頻輸出端口的中頻信號(hào)耦合輸出到檢波器，檢波器檢測(cè)零頻幅度，將檢測(cè)結(jié)果與零頻預(yù)設(shè)電平進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果；
[0013]控制芯片，接收所述自動(dòng)檢測(cè)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(lái)調(diào)節(jié)所述耦合輸出信號(hào)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(hào)并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，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(gè)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(yáng)極連接到地電位；第二變?nèi)荻O管的陽(yáng)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(hào)并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，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(shè)置在所述傳輸線的中點(diǎn)。
[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(zhǎng)度均為L(zhǎng)/4，其中L表示中頻頻率的波長(zhǎng)。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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(hào)輸入端口，通過(guò)耦合器將本振信號(hào)耦合輸出；步驟(b)，通過(guò)幅度控制單元和相位控制單元來(lái)改變信號(hào)的幅度和相位；步驟(C)，再使該信號(hào)耦合至混頻器的中頻輸出端口，通過(guò)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(hào)的幅度和相位，使其與本振信號(hào)泄露到中頻通道的信號(hào)大小相等，幅度相反。
[0022]可選地，上述步驟(C)具體為:通過(guò)耦合器將中頻輸出端口的中頻信號(hào)耦合輸出到檢波器，檢波器檢測(cè)零頻幅度，將檢測(cè)結(jié)果與零頻預(yù)設(shè)電平進(jìn)行比較，將比較結(jié)果耦合到控制芯片，如超過(guò)預(yù)設(shè)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(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，控制靈活；
[0025](2)當(dāng)外界環(huán)境變化引起本振泄露信號(hào)幅度和相位發(fā)生改變時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)零頻的自動(dòng)檢測(cè)和抑制。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和控制的零頻幅度抑制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031]當(dāng)超外差式頻譜分析儀工作時(shí)，通過(guò)混頻器將RF信號(hào)變至一個(gè)固定中頻的IF信號(hào)，由于混頻器隔離度有限，本振信號(hào)LO會(huì)泄露到中頻IF端口，當(dāng)被測(cè)RF信號(hào)頻率接近OHz時(shí)，本振信號(hào)LO頻率與中頻IF頻率接近，這樣就會(huì)干擾到中頻IF信號(hào)，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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(dòng)檢測(cè)單元50和控制芯片60。在本振信號(hào)LO輸入端口，通過(guò)第一稱合器10將本振信號(hào)稱合輸出，經(jīng)過(guò)幅度控制單元30和相位控制單元40來(lái)改變耦合輸出信號(hào)的幅度和相位，再使該信號(hào)通過(guò)第二耦合器22耦合至混頻器10的中頻IF輸出端口，通過(guò)控制芯片60的輸出信號(hào)控制幅度控制單元30和相位控制單元40來(lái)調(diào)節(jié)耦合輸出信號(hào)的幅度和相位，使其與本振信號(hào)LO泄露到中頻IF通道的信號(hào)大小相等，幅度相反，從而進(jìn)行抵消，減小零頻。下面結(jié)合圖1和圖2對(duì)本發(fā)明零頻幅度抑制電路的各個(gè)單元進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]如圖1所示，自動(dòng)檢測(cè)單元50中，第三耦合器23將中頻IF信號(hào)耦合輸出到檢波器51，檢波器51檢測(cè)零頻幅度，將檢測(cè)結(jié)果與零頻預(yù)設(shè)電平進(jìn)行比較，將比較結(jié)果耦合到控制芯片60，如超過(guò)預(yù)設(shè)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
-H-* I I
心/T O
[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(hào)并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，通過(guò)控制D/A變換器的輸出電壓來(lái)改變電調(diào)衰減器的衰減量，進(jìn)而控制耦合輸出信號(hào)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(gè)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(yáng)極連接到地電位；第二變?nèi)荻O管D2的陽(yáng)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(hào)并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，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(guò)控制D/A變換器的輸出電壓來(lái)改變第一變?nèi)荻O管Dl和第二變?nèi)荻O管D2的電容，實(shí)現(xiàn)360°相位調(diào)節(jié)，優(yōu)選地，所述控制端Vctl設(shè)置在傳輸線44的中點(diǎn)。優(yōu)選地，分支線耦合器為電路板上的傳輸線，傳輸線長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/4，其中L表示中頻IF頻率的波長(zhǎng)。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(dāng)外界環(huán)境如溫度等變化時(shí)，會(huì)引起本振泄露信號(hào)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(shí)，本發(fā)明的零頻幅度抑制電路的檢波器51會(huì)檢測(cè)零頻幅度，將檢測(cè)結(jié)果與預(yù)設(shè)幅度(即零頻預(yù)設(shè)電平)進(jìn)行比較，如超過(guò)預(yù)設(shè)幅度，則通知控制芯片60，控制芯片就會(huì)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(hào)輸入端口，通過(guò)耦合器將本振信號(hào)耦合輸出；步驟(b)，通過(guò)幅度控制單元和相位控制單元來(lái)改變耦合輸出信號(hào)的幅度和相位；步驟(C)，再使該信號(hào)耦合至混頻器的中頻輸出端口，通過(guò)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(hào)的幅度和相位，使其與本振信號(hào)泄露到中頻通道的信號(hào)大小相等，幅度相反。
[0037]上述步驟(C)中，具體實(shí)現(xiàn)方式為:通過(guò)耦合器將中頻輸出端口的中頻信號(hào)耦合輸出到檢波器，檢波器檢測(cè)零頻幅度，將檢測(cè)結(jié)果與零頻預(yù)設(shè)電平進(jìn)行比較，將比較結(jié)果輸出到控制芯片，如超過(guò)預(yù)設(shè)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(guò)控制D/A變換器的輸出電壓來(lái)改變電調(diào)衰減器的衰減量，用于控制耦合信號(hào)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(guò)控制D/A變換器的輸出電壓來(lái)改變變?nèi)荻O管的電容，實(shí)現(xiàn)360°相位調(diào)節(jié)，其中分支線耦合器可通過(guò)在電路板上布線實(shí)現(xiàn)。
[0039]本發(fā)明的零頻幅度抑制方法將本振信號(hào)耦合輸出，改變耦合輸出信號(hào)的幅度和相位，再使該信號(hào)耦合至中頻IF輸出端口，通過(guò)調(diào)節(jié)耦合輸出信號(hào)的幅度和相位，使其與本振信號(hào)LO泄露到中頻IF通道的信號(hào)大小相等，幅度相反，從而進(jìn)行抵消，減小零頻。
[0040]本發(fā)明的可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和控制的零頻幅度抑制電路及方法，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，控制靈活，當(dāng)外界環(huán)境變化引起本振泄露信號(hào)幅度和相位發(fā)生改變時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)零頻的自動(dòng)檢測(cè)和抑制。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(dòng)檢測(cè)單元和控制芯片； 所述第一稱合器，設(shè)置在本振信號(hào)輸入端口，將本振信號(hào)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(hào)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(hào)的相位； 所述第二耦合器，將所述耦合輸出信號(hào)耦合至混頻器的中頻輸出端口 ； 自動(dòng)檢測(cè)單元，包括:第三耦合器，將中頻輸出端口的中頻信號(hào)耦合輸出到檢波器，檢波器檢測(cè)零頻幅度，將檢測(cè)結(jié)果與零頻預(yù)設(shè)電平進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果； 控制芯片，接收所述自動(dòng)檢測(cè)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(lái)調(diào)節(jié)所述耦合輸出信號(hào)的幅度和相位。
2.如權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(hào)并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(gè)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(yáng)極連接到地電位，第二變?nèi)荻O管的陽(yáng)極連接到地電位。
5.如權(quán)利要求4所述的可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(hào)并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(zhǎng)度為L(zhǎng)/4，其中L表示中頻頻率的波長(zhǎng)。
7.如權(quán)利要求6所述的可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和控制的零頻幅度抑制電路，其特征在于，所述控制端設(shè)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(diǎn)。
9.一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(hào)輸入端口，通過(guò)耦合器將本振信號(hào)耦合輸出；步驟(b)，通過(guò)幅度控制單元和相位控制單元來(lái)改變信號(hào)的幅度和相位；步驟(C)，再使該信號(hào)耦合至混頻器的中頻輸出端口，通過(guò)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(hào)的幅度和相位，使其與本振信號(hào)泄露到中頻通道的信號(hào)大小相等，幅度相反。
10.如權(quán)利要求9所述的一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)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(guò)耦合器將中頻輸出端口的中頻信號(hào)耦合輸出到檢波器，檢波器檢測(cè)零頻幅度，將檢測(cè)結(jié)果與零頻預(yù)設(shè)電平進(jìn)行比較，將比較結(jié)果輸出到控制芯片，如超過(guò)預(yù)設(shè)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(hào)】H03C1/00GK103986417SQ201410214388
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)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(fēng)軍, 任水生 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所