通过采用模拟技术实现频谱分析仪的设计

有几种实现频谱分析仪的方法。我已经使用SAR ADC产品一段时间了，并且每天使用快速傅里叶变换（FFT）进行光谱分析。实现频谱分析仪的另一种常用方法称为扫频调谐接收机。该方法涉及将输入信号与本地振荡器混合，使输出通过中频滤波器，最后通过检测器。扫描本地振荡器，使得检测器的输出扫过感兴趣的频带。另一方面，使用不同的模拟技术实现了频谱分析仪。为了证明这个概念，我使用了现成的硬件。这也展示了几个非常有用的构建模块，可以将其纳入客户设计中。

我使用的技术涉及LTC1068可编程滤波器，配置为带通，扫过感兴趣的频率。 LTC1967 RMS至DC转换器将滤波后的输出转换为DC，最后，LTC2484 Delta Sigma ADC测量电压。图1显示了分析仪的框图。与扫频调谐接收机分析仪不同，滤波器的中心频率扫描频谱。

快速运行到样品部门后，一些示范板焊接到典型的铜包层上LT型（图2）。

稍后几行代码和固定焊点，正好准备将正弦波送入系统。图3显示了1kHz的正弦波和Linduino的输出。由于文本界面是一种快速而简单的解决方案（KISS），因此图表会侧向显示。分析仪设置为500 Hz步进，滤波器从500Hz扫描到20kHz。

在我的立方体的隐私中做了一点庆祝之后，我想看到更有趣的图片。我回想起大学里的Signals and Systems课程，并试着回忆起傅立叶的讲座。具有恰好50％占空比的方波应仅具有奇次谐波。在追踪到合适的发电机后，我武装起来并且很危险。图4显示了成功的方波测试。峰值周围的扩散不是由发电机引起的。它是滤波器通带的形状，因为它在光谱上滑动。这类似于扫频调谐频谱分析仪的分辨率带宽。图5显示了扩散，图6显示了对Agilent 89410A频谱分析仪的影响。

此设计的一个方面是LTC1068具有恒定的Q因子而不是一个恒定的带宽。当频率增加时，带宽成比例增加。当绘制在对数轴上时，带宽看起来是恒定的。

接下来，让我们准确了解滤波器的形状。为此，将10kHz正弦波应用于输入，并设置小步长。图7显示了硬件测量的滤波器形状和LTspice模拟滤波器的形状。他们都使用相同的方法绘制形状。在LTspice的情况下，.measure命令用于在扫描时钟频率时将RMS输出值存储到.log文件。

经过一些更多的乐趣后，产生了更多的图表。 。图8显示了更多输入。非50％占空比的方波具有奇次和偶次谐波以及三角波。最后，请注意三角波的谐波比方波的下降要快得多。

这个项目的Linduino代码可以在Linduino库中的用户贡献文件夹中获得。