1 引 言
在低波段，頻率為9kHz～2．95GHz的信號被切換到第一變頻器中的基波混頻器部分（MXR1），得到第一中頻F1IF（3．9214MHz），F1IF經過第二變頻器得到第二中頻F2IF（321．4MHz）。高波段，頻率為2．75GHz～22GHz的信號被切換到預選器（YTF），預選後的信號輸入到第一變頻器中的諧波混頻器部分（MXR2），得到第二中頻F2IF。F2IF經第三變頻器變換得到第三中頻F3IF（21．4MHz）。在該中頻上，對信號進行處理，使信號經不同帶寬濾波器的選擇，再經過線性及對數放大、檢波、數字量化和顯示。調諧方程如下：
式中：N為諧波混頻次數，F1LO為第一本振頻率，F2LO為第二本振頻率，FRF為輸入信號頻率。
2．2 各主要組件的功能
輸入衰減器是0～70dB；以10dB步進的程控衰減器，主要用途是擴大頻譜儀的幅度測量範圍，使幅度測量上限擴展到＋30dBm。它不但用於保護第一變頻器過載，並且用於優化混頻器電平以實現最大的測量動態範圍。該衰減器的默認狀態設置是10dB，用於改善頻譜儀和被測源之間的匹配。
第一本振採用YIG調諧振蕩器（YTO），它具有主線圈和副線圈兩個控制埠，改變流過線圈中的電流的大小就可以改變輸出頻率。掃頻是利用一個斜波信號加在YTO驅動電路上來實現的。它提供的頻率範圍為3～6．8GHz，用於驅動第一變頻器；掃描斜波發生器產生－10V～＋10V的掃描電壓，變換成斜波電流後，用於驅動YTO的掃頻。通常利用跟蹤鎖頻技術或頻率合成技術，將本振鎖定在參考源上，以提高本振的調諧準確度和穩定度。
變頻器的作用就是將微波信號變換成低頻，對於頻率範圍為9kHz～22GHz的寬帶頻譜儀，它的第一變頻器中包含有兩個混頻器，一個是用於低波段的基波混頻器，另一個是用於高波段的諧波混頻器。變頻器中還包括6dB衰減器、單刀雙擲開關及匹配網絡等。它們分別在石英和陶瓷襯底上，是採用微帶技術與集總元件相結合來實現的。因此，第一變頻器是寬帶頻譜儀中最關鍵的微波部件之一。
第二變頻器主要完成第一中頻到第二中頻的變換。本振頻率是3．6GHz，它由600MHz倍頻獲得。第三變頻器將第二中頻變換到第三中頻，其本振為300MHz。步進增益放大器對第三中頻信號進行放大，主要用於參考電平和衰減器變化時整機增益的調整。帶寬濾波器可以提供3MHz～30Hz以1、3、5為步進的多種不同的解析度帶寬。
調諧濾波器（YTF），用於預選信號，該器件是寬帶微波器件，具有30kHz的濾波帶寬，設計上總是被第一本振所調諧，並有一個固定的頻差（F2IF）。
對數放大器是將信號作對數處理，擴大測量顯示動態範圍。交流信號由檢波器轉化為視頻信號，再進行數字量化。經過各種運算得到的測量結果輸出在顯示器上。
3 頻譜儀的校準
HP859X系列頻譜儀最大的特點就是利用其強大的軟體功能來彌補其硬體設計上的不足，不但減少了硬體設計，而且還減少了硬體的調試環節。
3．1 頻譜儀的校準程序
儀器內部計算機設有三個常用校準程序：頻率校準、幅度校準和預選器（YTF）校準。
3．1．1 頻率校準
當頻譜儀經過振動、運輸、長時間放置或大的環境溫度變化時，頻譜儀頻率調諧會發生變化，帶來頻率測量誤差，嚴重時會出現測量信號左右晃動的現象，通過頻率校準可以排除該現象。校準的過程主要是以300MHz信號為參考信號，對頻譜儀的掃描時間、中心頻率、跨度（掃寬）、YIG主線圈延遲、副線圈靈敏度、掃頻靈敏度進行誤差校準，使頻譜儀頻率調諧範圍正常。
校準方法是：用頻率／幅度校準電纜，將校準信號（CAL OUTPUT）接入頻譜儀的信號輸入端。按【CAL】〔CALFREQ〕，頻譜儀進入頻率校準程序。校準結束後，屏幕上出現「CALDONE」信息，按〔CALSTORE〕鍵將校準數據存儲在儀器的E2PROM中。
3．1．2 幅度校準
與頻率校準一樣，當頻譜儀測量幅度準確度發生變化時，通過幅度校準程序可以使儀器滿足出廠指標，過程主要是以300MHz信號為參考信號，對頻譜儀的整個通道幅度、分辨帶寬濾波器、對數放大器、以及輸入衰減器等幅度進行誤差測量並校正。
校準方法是：用頻率／幅度校準電纜，將校準信號（CAL OUTPUT）接入頻譜儀的信號輸入端。按【CAL】〔CALAMP〕，頻譜儀進入幅度校準程序。校準結束後，屏幕上出現「CALDONE」信息，按〔CALSTORE〕鍵將校準數據存儲在儀器的E2PROM中。
3．1．3 預選器（YTF）校準
預選器的掃頻和跟蹤是頻譜儀諧波波段的關鍵。該機設計上採用了和第一本振相互獨立的驅動電路，對各波段分別校準和驅動。在頻譜儀快掃、慢掃、跨波段掃時，對第一振蕩器和預選器的磁滯、延遲進行補償，大大地改善了YTF的跟蹤特性。如果頻譜儀在諧波波段上有5dB或更大的幅度誤差，往往是儀器放置時間較長，環境溫度變化較大所造成的。預選跟蹤器不良會造成幅度測量誤差，甚至測不到信號，此時應該進行YTF校準。
校準方法是：用YTF校準電纜，將100MHz梳狀波（COMB）信號接到頻譜儀的RF輸入端。按【CAL】〔CALYTF〕，頻譜儀進入YTF校準程序。校準結束後，屏幕上出現「CALDONE」信息，按〔CALSTORE〕鍵將校準數據存儲在儀器的E2PROM中。
如果在校準期間退出或校準不能完成出現錯誤信號，按〔CALFETCH〕取回校準數據。這時儀器將需要重新調整和修理。
3．2 頻譜儀校準後的校準數據
HP859X系列頻譜儀不僅能對儀器各種指標進行校準，而且還能將各種校準數據存貯在內存裡，便於操作和維修人員進行參考。只要進入維修菜單，就能將校準數據顯示出來。具體步驟是：按下菜單〔CAL〕，（MORE），（MORE），（SERVICEDIAG），（DISPLAYCALDATA），這時頻譜儀的幅度校準表將顯示在屏幕上，如表1所示。表1是HP8593E頻譜儀出廠的典型幅度校準數據表。
表中含有輸入衰減器（RFATN）衰減量為0～70dB以10dB為步進的各檔幅度誤差修正值，對數放大器（LOG）放大量為0～50dB以10dB為步進的各檔幅度誤差修正值，線性放大器（LIN）放大量為10～40dBm以10dB為步進的各檔幅度誤差修正值，解析度帶寬放大器（BWAMP）以1、3、10為帶寬為步進的各檔幅度誤差修正值；頻譜儀整個通道增益（GAIN）修正值，增益修正值是以DAC的形式來表示的，修正值最小為0，最大為255等。這張幅度校準表，我們不但能分析頻譜儀中各硬體電路的性能指標，而且還能給維修儀器帶來一定的方便。頻譜儀內部計算機對幅度修正的能力最大為
帶通濾波器相關文章:帶通濾波器設計