通過采用模擬技術(shù)實現(xiàn)頻譜分析儀的設(shè)計

有幾種實現(xiàn)頻譜分析儀的方法。我已經(jīng)使用SAR ADC產(chǎn)品一段時間了，并且每天使用快速傅里葉變換（FFT）進行光譜分析。實現(xiàn)頻譜分析儀的另一種常用方法稱為掃頻調(diào)諧接收機。該方法涉及將輸入信號與本地振蕩器混合，使輸出通過中頻濾波器，最后通過檢測器。掃描本地振蕩器，使得檢測器的輸出掃過感興趣的頻帶。另一方面，使用不同的模擬技術(shù)實現(xiàn)了頻譜分析儀。為了證明這個概念，我使用了現(xiàn)成的硬件。這也展示了幾個非常有用的構(gòu)建模塊，可以將其納入客戶設(shè)計中。

我使用的技術(shù)涉及LTC1068可編程濾波器，配置為帶通，掃過感興趣的頻率。 LTC1967 RMS至DC轉(zhuǎn)換器將濾波后的輸出轉(zhuǎn)換為DC，最后，LTC2484 Delta Sigma ADC測量電壓。圖1顯示了分析儀的框圖。與掃頻調(diào)諧接收機分析儀不同，濾波器的中心頻率掃描頻譜。

快速運行到樣品部門后，一些示范板焊接到典型的銅包層上LT型（圖2）。

稍后幾行代碼和固定焊點，正好準(zhǔn)備將正弦波送入系統(tǒng)。圖3顯示了1kHz的正弦波和Linduino的輸出。由于文本界面是一種快速而簡單的解決方案（KISS），因此圖表會側(cè)向顯示。分析儀設(shè)置為500 Hz步進，濾波器從500Hz掃描到20kHz。

在我的立方體的隱私中做了一點慶祝之后，我想看到更有趣的圖片。我回想起大學(xué)里的Signals and Systems課程，并試著回憶起傅立葉的講座。具有恰好50％占空比的方波應(yīng)僅具有奇次諧波。在追蹤到合適的發(fā)電機后，我武裝起來并且很危險。圖4顯示了成功的方波測試。峰值周圍的擴散不是由發(fā)電機引起的。它是濾波器通帶的形狀，因為它在光譜上滑動。這類似于掃頻調(diào)諧頻譜分析儀的分辨率帶寬。圖5顯示了擴散，圖6顯示了對Agilent 89410A頻譜分析儀的影響。

此設(shè)計的一個方面是LTC1068具有恒定的Q因子而不是一個恒定的帶寬。當(dāng)頻率增加時，帶寬成比例增加。當(dāng)繪制在對數(shù)軸上時，帶寬看起來是恒定的。

接下來，讓我們準(zhǔn)確了解濾波器的形狀。為此，將10kHz正弦波應(yīng)用于輸入，并設(shè)置小步長。圖7顯示了硬件測量的濾波器形狀和LTspice模擬濾波器的形狀。他們都使用相同的方法繪制形狀。在LTspice的情況下，.measure命令用于在掃描時鐘頻率時將RMS輸出值存儲到.log文件。

經(jīng)過一些更多的樂趣后，產(chǎn)生了更多的圖表。 。圖8顯示了更多輸入。非50％占空比的方波具有奇次和偶次諧波以及三角波。最后，請注意三角波的諧波比方波的下降要快得多。

這個項目的Linduino代碼可以在Linduino庫中的用戶貢獻文件夾中獲得。