Wie funktioniert die Abstimmung in einem Spektrumanalysator eigentlich?

Ich habe ziemlich grundlegende Zweifel daran, wie die Abstimmung in Spektrumanalysatoren funktioniert. Ich lese über das Thema von Keysights AN 150 .

Das Problem tritt in diesem Absatz auf Seite 11 auf:

Wir müssen eine LO-Frequenz und eine ZF auswählen, die einen Analysator mit dem gewünschten Abstimmbereich erstellen. Nehmen wir an, wir wollen einen Abstimmbereich von 0 bis 3,6 GHz. Wir müssen dann das IF auswählen. Versuchen wir es mit einer 1-GHz-ZF. Da diese Frequenz innerhalb unseres gewünschten Abstimmbereichs liegt, könnten wir ein Eingangssignal bei 1 GHz haben. Der Ausgang eines Mischers enthält auch die ursprünglichen Eingangssignale , sodass ein Eingangssignal bei 1 GHz uns einen konstanten Ausgang des Mischers an der ZF liefern würde. Das 1-GHz-Signal würde also das System passieren und uns unabhängig von der Abstimmung des LO einen konstanten Amplitudengang auf dem Display liefern.

Der fettgedruckte Satz verwirrt mich. Soweit ich weiß, gibt das Produkt zweier Sinuskurven mit unterschiedlichen Frequenzen zwei Sinuskurven bei der Differenz und der Summe der ursprünglichen Frequenzen zurück. Wie ist es also möglich, dass die ursprünglichen Eingangs- und LO-Frequenzen nach dem Mischen vorhanden sind ?

Mixer aus der realen Welt sind nicht perfekt.
@ThePhoton Ich weiß, ich würde erwarten, dass sie IMD präsentieren: Sinuskurven bei linearen Kombinationen der Harmonischen beider Eingangssignale. Aber ich verstehe nicht, warum die genauen Originalfrequenzen am Ausgang bestehen bleiben.
Ja, aber es enthält auch den ungemischten Input. (Das wäre übrigens auch durch Linearkombinationen abgedeckt: 1a + 0b ist immer noch eine Linearkombination aus a und b.

Antworten (2)

Ein HF-Mischer multipliziert nicht wirklich zwei Signale, zumindest nicht direkt. Stattdessen werden die Signale zunächst addiert und dann durch eine nichtlineare Schaltung geleitet, die idealerweise eine quadratische Beziehung zwischen Eingang und Ausgang hat.

Wir können also den Mischer durch eine Funktion darstellen:

f(x)=ax^2+bx+const

Und wenn wir die Summe zweier Signale in diese Funktion einsetzen, erhalten wir:

f(s_1+s_2) = a(s_1^2 + 2s_1s_2 + s_2^2) + b(s_1 + s_2) + const

Diese enthält eindeutig die ursprünglichen Eingangssignale. Gewünscht wird nur das Produkt der beiden Eingangssignale, der Rest muss herausgefiltert werden.

Die meisten Mischer erzeugen noch mehr Frequenzen als diese, weil sie nicht rein quadratisch sind, sondern auch Summanden mit einem noch höheren Exponenten haben. Dritte Ordnung ist besonders unangenehm herauszufiltern.

Ein typischer Mischer verwendet eine Diode als sein nichtlineares Element, das (ungefähr) die folgende Funktion hat, wobei einige konstante Faktoren ignoriert werden:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn wir seine Taylor-Reihe berechnen, erhalten wir:

Diode Taylor-Serie

Dies hat eindeutig b != 0, sodass wir etwas vom ursprünglichen Eingangssignal am Ausgang des Mischers erhalten, wenn wir es nicht herausfiltern.

Gilbert-Multiplikatoren haben HF-Ports und LO/Chopper-Ports. Wenn der LO-Anschluss genau dieselbe Frequenz und Phase wie der HF-Anschluss hat, wird das HF-Signal mit voller Stärke durchgelassen.

Das kommt vom LO-Leck im Mischer, die ZF liegt immer über dem Eingang fmax des Analysators. Auch die Linearität von LO wird verbessert, wenn das Abweichungsverhältnis reduziert wird, und reduziert auch das LO-Leck der 2. Harmonischen durch die ZF.

Ich war mir sicher, dass sie das erklärt haben mussten, ich überprüfte und in ihren Worten

„Da zwischen den LO- und ZF-Anschlüssen des Mischers eine endliche Trennung besteht, erscheint der LO am Mischerausgang. Wenn LO gleich IF ist, wird das LO-Signal selbst vom System verarbeitet und erscheint als ...Ausgang „

Wie funktioniert die Abstimmung in einem Spektrumanalysator eigentlich?
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