一、导言
频谱剖析仪是研讨电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调准则、谱纯度、频率安稳度和交调失真等信号参数的丈量，可用以丈量扩大器和滤波器等电路体系的某些参数，是一种多用途的电子丈量仪器。扫描调谐频谱剖析仪根本结构相似超外差式接收器,作业原理是输入信号经衰减器直接外加到混频器,可调变的本振信号经混频器与输入信号混频降频后的中频信号(IF)再扩大后经AD采样显现。
二、体系规划
体系框图如图1所示，该剖析仪主要由DDS模块、混频电路、扩大检波电路、频谱输出显现电路、键盘、主控部分等组成。经过PIC32操控AD985l，以发生正弦扫频输出信号，然后经滤波、程控扩大得到安稳输出，与经扩大处理的被测信号混频，再经扩大、滤波、检波后，由ADS830E收集，并送至PIC32处理，最后由液晶显现频谱图和相关信息。
图1-体系框图
1、振荡电路选用DDS器材AD9851，只需少数的外围器材即可构成完好的信号源，且具有转化速度快，分辨率高，换频速度快，频带宽，操控便利，信号安稳等特色。
2、混频电路选用模拟乘法器集成器材AD835，其输入的差分电压不大于2 Vpp，一3 dB带宽，250 MHz，外围电路简略，且调试便利。
3、滤波电路选用专用滤波器MAX274，其长处是易于完成。外围电路简略，便于设定滤波器的中心频率、增益、截止频率及带宽，并能依据不同需求规划不同类型、不同阶数的滤波器。因为混频电路分上下混频，若选用上混频，则需高频窄带滤波器，这很难完成。因而这儿选用下混频，只需设置一个中频窄带滤波器即可。
4、检波选用集成真有效值改换器材AD637，其丈量信号有效值高达7 V，精度为0.5%，且外围电路简略，频带宽。
三、理论剖析与核算
1 带通滤波器中心频率挑选
从频谱分辨率的视点看.中频带通滤波器的通带宽度越小越好，但因其输入为扫频信号，为了确保输出具有必定强度，窄带宽就要求低扫频速率，而低扫频速率在大范围扫频时就需较长的扫频时刻，然后影响仪器的数据输出率。依照要求分率为1 kHz。所以选定窄带滤波器的带宽为500 Hz，中心频率为100KHz，但考虑到MAX274规划滤波器的难度，将中心频率调至70 kHz。
2 波形辨认与中心频率判别
等幅波形频率比较单一，其频谱也较简略，只要一条频谱线。假如调制信号为单音余弦波f(t)=cos(ωt)，则AM调幅波的表达式为：
式中：ma为调制指数;VCM为载波振幅。
单音调频信号的频谱相对杂乱，可设调制信号频率为fΩ;调制频偏为△f，则信号带宽近似为2△f;谱线间距离为调制信号频率fΩ，而各个谱线的高度则由贝塞尔函数得到。△f反映调频波所占带宽，△f越大，占用的带宽也越大，但每根谱线的距离是不变的。
依据不同波形的频谱特征进行辨认，在得到一个最大幅值和对应的频率后，再在剩余的点中找出第2个最大值A2和对应频率f2，然后判别(f1+f2)/2对应点的幅值，若较大，则为调频波，(f1+f2)/2即为它的中心频率;若很小，则是调幅波或等幅波,f1则为中心频率。因为调幅波带宽为20kHz，只需判别(f1-20)或(f1+20)的点值，若很小，为等幅波，否则是调幅波。
3 正弦电压有效值核算
AD637的内部结构包含有源整流器(即绝对值电路)、平方/除法器、滤波扩大器、独立缓冲扩大器和偏置电路。其间，缓冲扩大器既可用作输入缓冲，也可构成有源滤波器滤波，进步丈量准确度。依据AD637数据资料所给出的真有效值的经历核算公式：
Vrms=Vin2/Vrms
式中：Vin为输入电压;Vrms为输出电压有效值。
丈量其峰值系数高达10的信号时，选用AD637，其附加差错仅为l%，外围元件少，频带宽。有效值为200 mV的信号，一3 dB带宽为600 kHz：有效值为l V的信号，一3 dB带宽为8 MHz。一起，AD637可用dB表明输入信号电平，核算多种波形的有效值、平均值、均方值和绝对值。
四、程序流程图
图2-主程序流程图
图3-扫频流程图
图4-增益操控流程
