Высокочастотный портативный анализатор спектра на двух микросхемах фильтров

Иногда разработчикам бывает необходимо анализировать спектр модулированной несущей. Хотя они могут сделать это путем понижающего преобразования частоты и последующей дискретизации и обработки сигналов в цифровой области, быстродействующий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и мощность, потребляемая требуемым для решения этой задачи процессором, сократят срок службы батареи. Вместо этого, произведя понижающее преобразование частоты в аналоговой области и разделив сигналы на дискретные полосы, в конструкции можно использовать гораздо более медленный и менее энергопотребляющий микроконтроллер.

Для этого подойдут, например, такие микросхемы, как MSMXVHF и MSLSA. Первая представляет собой выпускаемый компанией Mixed Signal Integration смеситель и фильтр диапазона УВЧ (Mixed Signal MiXer and Very High frequency Filter) и используется во входной цепи устройства. Вторая микросхема – малопотребляющий анализатор спектра MSLSA (Mixed Signal Low powered Spectrum Analyzer) той же компании, 6 каналов которого представляют собой полосовые фильтры, выходные сигналы которых смещены на 1/6 октавы.

MSLSA осуществляет ступенчатую развертку, изменяя частоту с шагом в октаву с помощью четырнадцатиразрядного двоичного счетчика с генератором 74HC4060 и селектора-мультиплексора 8-1 74HC151. Выбирая каждый выход 74HC4060 с помощью 74HC151, можно быстро просканировать полосу частот до 100 кГц.

В схеме портативного анализатора спектра на Рисунке 1 используется микросхема MSMXVHF, содержащая ключевой смеситель, работающий на частотах до 600 МГц. Полоса частот выходного сигнала смесителя ограничивается на уровне 1 МГц непрерывным фильтром нижних частот второго порядка. MSMXVHF также имеет фильтр на коммутируемых конденсаторах, работающий на частотах до 1 МГц (при тактовой частоте 12.5 МГц) и выполняющий, в зависимости от выбора, функцию либо фильтра нижних частот, либо полосового фильтра. Выход смесителя с помощью внешнего конденсатора связан по постоянному току с входом фильтра, а выход фильтра связан по постоянному току с входом MSLSA. MSLSA имеет шесть выходов, которые можно контролировать с помощью осциллографа или АЦП микроконтроллера.

Добавив две стандартные микросхемы серии 74HCXXX
Рисунок 1. Добавив две стандартные микросхемы серии 74HCXXX к двум более высокоинтегрированным
компонентам, можно создать ядро высокочастотного анализатора спектра.

Четырнадцатиразрядный двоичный счетчик с генератором 74HC4060 имеет выходы каскадов от Q4 до Q12 (Q11 пропущен). Типовая максимальная рабочая частота микросхемы 74HC4060 при напряжении питания 3.3 В составляет 25 МГц. Когда 74HC4060 используется с кварцевым резонатором 25 МГц, частота импульсов на выходе Q4 равна 1.562 МГц. На Рисунке 2 показаны осциллограммы сигналов на выходе генератора и выходах Q4, Q5 и Q6 счетчика 74HC4060. Эти выходы подключены к адресным входам 8-канального мультиплексора 74HC151.

Выходы Q4, Q5 и Q6 (каналы с 1 по 3, соответственно) подключены к входам мультиплексора выбора частоты настройки фильтра.
Рисунок 2. Выходы Q4, Q5 и Q6 (каналы с 1 по 3, соответственно) подключены к
входам мультиплексора выбора частоты настройки фильтра.

Когда на входах S0, S1 и S2 установлен «лог. 0», выбирается выход D0. Этот выход подключен к тактовому входу микросхемы MSLSA. Отношение тактовой частоты к частоте излома различно для каждого выхода MSLSA. Для Выхода 1 (центральная частота равна частоте тактового сигнала, умноженной на 1.12246) это отношение составляет 89.08:1. При частоте синхронизации фильтра 1.562 МГц центральная частота для Выхода 1 равна 17.5 кГц.

На Рисунке 3 показан входной сигнал смесителя, частота которого качается вокруг 25 МГц, и выходной сигнал смесителя, когда фильтр MSMXVHF сконфигурирован фильтром нижних частот.

Каналы с 1 по 4 показывают вход и выход смесителя, а также выходы 3 и 6 фильтра и то, как их сгладил фильтр нижних частот.
Рисунок 3. Каналы с 1 по 4 показывают вход и выход смесителя, а также выходы
3 и 6 фильтра и то, как их сгладил фильтр нижних частот.

На Рисунке 4 показаны сигналы на выходах 3, 4, 5 и 6 микросхемы MSLSA при качающейся частоте входного сигнала. Обратите внимание, что сигнал на каждом выходе присутствует, если его частота находится в диапазоне 1/6-октавного полосового фильтра MSLSA.

Каждому выходу с 3 по 6 микросхемы MSLSA соответствует 1/6 октавы полосового фильтра.
Рисунок 4. Каждому выходу с 3 по 6 микросхемы MSLSA соответствует
1/6 октавы полосового фильтра.

Таким образом, смеситель/фильтр MSMXVHF и малопотребляющая микросхема анализатора спектра MSLSA с генератором, делителем и селектором обеспечивают решение для измерения искажений принимаемых радиосигналов при меньшем потреблении энергии, чем полностью цифровое решение.

  1. Datasheet MSI MSLSA
  2. Datasheet MSI MSMXVHF
  3. Datasheet Texas Instruments SN74HC4060
  4. Datasheet Texas Instruments SN74HC151

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 1012
сейчас смотрят 5
представлено поставщиков 597
загружено
позиций
25 067 862