零频抑制技术在频谱分析仪中的应用Application of Zero Frequency Suppression Technique in Spectrum Analyzer 丛地泉，许延峰，马海棠（中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东青岛
266555）
Cong Di-quan,Xu Yan-feng,Ma Hai-tang(The41st Institute of China Electronics Technology
Group Corporation,Shandong Qingdao266555）
摘要：零频抑制是频谱分析仪实现低频扩展的一项关键技术，该文首先介绍零频干扰产生的机理，然后分
析了零频抑制的实现方法，最后给出零频抑制前后的测试结果。
关键词：零频抑制；低频扩展；测试结果
中图分类号：TM935.21文献标识码：A文章编号：1003-0107(2018)05-0032-03
Abstract:Zero frequency suppression is a key technology for spectrum analyzer to realize low frequenc
y expansion,this paper first introduces the mechanism of zero frequency interference generation,then analyzes
the implementation method of zero frequency suppression,and finally gives the test results before and after the Zero frequency suppression.
Key words:Zero frequency suppression;low frequency expansion;test result
CLC number:TM935.21Document code:A Article ID：1003-0107(2018)05-0032-03
0引言
随着科技的发展，对频谱分析仪的测量精度和频率范围要求越来越高，而零频的产生始终影响着频谱分析仪对于低频信号的测试能力。本文通过讲述频谱分析仪中零频抑制的方案，帮助大家了解零频干扰产生的原因，及降低零频干扰的方法。 1零频干扰产生的机理
理想的混频器只在中频端口产生射频信号与本振信号的和频与差频，但在实际的混频器中，在中频端口还出现本振和射频的基波及各次谐波信号[1]。在多数情况下，本振频率离中频足够远，可以利用中
频滤波器很好的滤除，不会对测量造成影响。当本振频率与中频频率相同(或很接近)时，本振信号的泄漏将通过中频滤波器而在测量中出现，而本振频率对应0Hz射频输入信号的频率，就是零频。零频抑制就是为了减小或消除这个本振频率至中频端口的泄漏信号，确切的说，是抑制能通过中频滤波器的那一部分本振的泄漏信号。采用零频抑制技术后，减小了由于本振泄漏对测量带来的影响，使频谱仪最低测量频率降低。一般接收机零频信号在显示器上通常大于-20dBm，甚至接近0dBm，严重影响对低频率信号的测量，采用零频抑制技术后，将使本振泄漏信号低于-60dBm，扩展了频谱仪低频测量范围，可到几赫兹[2]。
2零频抑制的实现方法
msisdn简单来说，对于一个正弦信号，当有一个频率与之相同，相位与之相反，幅度与之相当的信号耦合到该电路中，该频率信号的幅度就会被充分对消而趋于零，利用这种原理就可以实现零频抑制。
零频抑制电路如图1所示，主路上本振信号经混频器中频端口泄漏到后级电路；同时本振信号经耦合放大调制处理，再经耦合器2耦合到主路上的信号与本振泄漏信号在此处恰好等幅反相，从而抵消了本振泄漏信号，达到抑制本振信号泄露的问题。副路对信号的处理采用IQ调制的方式，IQ调制可以同时实现对信号的调幅和调相。
作者简介院丛地泉(1986-)，男，助理工程师，主要研究方向为微波毫米波模块，E-mail：congdiquan
524@163。
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2018年第05期(总第374
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图1零频抑制电路
本振信号经耦合器1提供一路信号放大后进行后面的IQ 调制。IQ 调制利用两个双平衡混频器、3dB 分支电桥与合成器来实现，3dB 分支电桥把经过上面处理的本振信号分成两路幅度相等，相位相差90°的信号分别加到两个混频器的本振端口，
利用I 和Q 信号进行调制，I 和Q 信号采用-10mA~10mA 的直流信号，调节电流对两路信号的幅度进行不同程度的衰减，
经合成器合成后，就生成一个幅度和相位可变的已调信号，经过放大器放大后耦合到主路与本振泄漏信号进行抵消；未完全抵消的信号由耦合器2耦合到检测电路进行检测，由检波电压反馈给IQ 调制器，
再调节I 和Q 的电流，直到检波电压最小，此时对应本振泄漏的最小值[3]。
下面具体介绍零频抑制中IQ 调制的原理及实现过程。如图2所示。
图2I/Q 调制器原理框图
载波(或本振信号)通过90°分支电桥，产生两个幅度相等、相位差90°的信号。然后，这两个信号分别
与两个低频调制信号(I 和Q)混频，在此模块中，I 和Q 为直流信号。最后，两路混频后的信号合并输出，提供一个复合的调制信号。
用习惯的表示法，
分离的本振信号可以表示为：S A =sin(ω1t )(1)S B =sin(ω1t+90°)(2)假设I 和Q 信号为：I =I '(3)Q =Q '
(4)
则混频后的信号在C 点和D 点表示为：
33
S C =I 'sin(ω1t )(5)S D =Q 'Sin(ω1t+90°)
(6)
通过输出合成器后，可用下面表达式描述：S=I 'Sin(ω1t )+Q 'Sin(ω1t+90°)=I 'Sin(ω1t )+Q 'Cos(ω1t )=
I '2
+Q '2maybridge
√胃蝇
Sin(ω1t+arctg Q 'I '
)
(7)
从式(7)可看出：合成后的信号的幅度和相位受限于I 和Q 信号，改变I 和Q 的值可改变信号的幅度(
I '2
+Q '2
√
)和相位(arctg Q 'I '
)，最终生成一个幅度和相位
随I 和Q 的改变而变化的矢量信号。如图3所示。
用于IQ 调制的两个混频器采用内部由4个相同的二极管串接而成的环形电路，
智能楼宇可视对讲系统其内部结构如图4所示。3测试结果
图5所示为未进行零频抑制调试的AV403X 系列频谱仪屏幕截图，显示0Hz 处的电平为-16.17dBm，图6所示为零频抑制调试后的整机屏幕截图，显示0Hz 处
电平为-60.93dBm，对比零频抑制前后可以看出，加入零频抑制电路后极大地降低了本振泄露带来的影响，大大提高了频谱分析仪的测量下限范围。
图5未加入零频抑制电路
图6加入零频抑制电路后
4结论
本文介绍零频抑制技术在频谱分析仪中的应用，采
用此技术，可以大大提升频谱分析仪的测量精度，扩展频谱分析仪的低频测量范围，同样可广泛应用于各类接收机测量仪器中。
参考文献：
[1]李立功.现代电子测量技术[M].北京：国防工业出版社,2008.
[2]马海棠.微波频谱分析仪的零频抑制方法[C].2009年
全国微波毫米波会议论文集(下册),2009.
[3]张永瑞，杨林耀，张雅兰.电路分析基础[M].第二版.西安
：西安电子科技大学出版社,1998.
图3IQ
调制幅相关系图
图4
混频器的内部结构图
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