硬件总体方案及主要工作原理解析

矢量信号分析仪具有频域、时域和调制域分析能力，可以进行矢量调制分析、猝发信号和瞬变信号分析、信号频谱测量等。为了满足现代通信日益发展的测试需求，矢量信号分析仪可以测量各种数字调制信号，包括GSM系统中的GMSK格式，CDMA系统中的QPSK格式以及BPSK、FSK、16QAM等格式的调制信号，在数字通信标准方面既可测量第二代数字通信标准GSM系统和窄带CDMA系统，同时又兼顾了作为数字通信发展方向的第三代数字通信标准宽带CDMA系统。由于测量信号性质的变化，矢量信号分析仪的设计原理与传统的频谱分析仪有显著不同。

矢量信号分析仪测量从100 Hz到3 GHz或26.5 GHz甚至更高频段内数字调制信号的频域、时域和调制域性能，可以测量各种数字调制信号，完成信号参数的测量和图形分析。

矢量信号分析仪整机原理框图如图3-25所示，整机包括宽频带微波接收前端、低相噪频率合成本振模块、中频通路模块、数字化中频、数字带宽和检波、I/Q正交解调模块、DSP数字信号处理模块、控制和数据传输模块、用户接口模块以及电源模块等。

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图3-25　宽频带矢量信号分析仪整机原理框图

被测信号频率可以从100 Hz到26.5 GHz，经程控步进衰减器和波段开关选择后分为低波段和高波段，7 GHz以下为低波段，7 GHz以上为高波段。低波段采用上变频滤波方案，由第一变频器进行上变频，滤波放大后再经两次下变频，变为21.4 MHz的中频信号。高波段采用YIG滤波下变频方案，首先由YTF滤波，再经第一变频器和第三变频器两次下变频，同样变为21.4 MHz的中频信号。低相噪频率合成本振模块采用锁相式频率合成技术，取样PLL产生低相噪取样本振信号，对YIG调谐振荡器进行取样混频，其中频信号与参考PLL产生的1 Hz分辨力信号进行鉴相，锁定YIG调谐振荡器作为第一本振。输入的被测信号经频率变换后输出的21.4 MHz的中频信号随后进入中频数字化模块，在此完成中频预滤波、程控增益控制以及最后的A/D转换。

中频信号数字化后产生的信号数据流分别输入到数字分辨率带宽形成和数字化检波模块以及I/Q正交解调模块，前一模块完成频谱分析所需要的分辨率带宽滤波和数字化检波，后一模块完成数字混频、滤波和矢量解调，数据经过这两个模块转换处理后通过高速数据传输模块送给数字信号处理模块，通过DSP软件运算完成频谱分析的部分任务，如FFT运算、视频滤波等，以及通过DSP软件完成矢量信号分析，最终将处理完的测量分析结果通过数据传输接口送给主控制板。

主控制板的核心芯片是Intel公司的PⅢ处理器，操作系统采用Windows CE软件平台，使用VC完成整机的控制、自检、校准和用户交互界面，通过主控板提供各种仪器接口，如GP-IB接口、USB接口、打印机接口以及键盘接口等。显示部分采用高亮度的TFT彩色液晶显示器。整机电源采用开关电源，为整机提供多路不同电压、低纹波的直流电源。