以虚拟扫频仪NWT150为核心部件，折腾简易的频谱仪（过程直播）

jiangjieke

老师，您这个电路图的三个电路单元的连接看不太懂，能用中文标注一下吗？谢谢了。

howerson

以虚拟扫频仪NWT150为核心部件，折腾简易的频谱仪, 太精彩了

JHXC

jiangjieke 发表于 2016-4-29 16:05
老师，您这个电路图的三个电路单元的连接看不太懂，能用中文标注一下吗？谢谢了。

这个是连接示意图。

w412321

JHXC 发表于 2016-4-29 21:44
这个是连接示意图。

支持JHXC老师的DIY行动。不知老师的160.7MHZ的二本振做好了吗，如果没有做好，
我送给老师一个可稳定振荡在160.7MHZ的板子。
板子大小约10厘米乘8厘米大小，单片机控制的PLL系统，输出信号强度约100毫瓦。

JHXC

w412321 发表于 2016-4-30 13:31
支持JHXC老师的DIY行动。不知老师的160.7MHZ的二本振做好了吗，如果没有做好，
我送给老师一个可稳定振荡 ...

谢谢你！

本振做好了，为了统一试验，还考虑到频谱仪的最小频率分辨率，没有采用10.7兆周的中频。我手头的10.7兆周晶体滤波器的通带都在20KHZ，而利用晶体串联谐振频率做成的有源晶体滤波器的通带可在几个千周，几乎高了一个量级，所以本振设置为160兆周，中频都弄成10兆周了。

频谱仪的中频通带只弄成两种，一种可以快速或全景扫描，10兆周左右的LC滤波器通带可以满足要求，需要精确测频时，通带应该是尽量窄才好，但是太窄就需要增加扫描的时间、减少扫描的宽度，兼顾这些，舍弃了20KHZ的中频通带。当然20KHZ也有好处，刚好与调幅广播的要求相近，如果增加解调电路可以将扫频仪置于手动调频状态当做收音机使用。如果弄成三个通带，200KHZ适合调频广播、20KHZ适合调幅广播、5KHZ以下适合窄带通信，并且增加解调电路，这样一来就可以作为收音机了，但是电路将会复杂一些。

不会单片机，只能用传统技术获得稳定的本振，采用10.2400基准获得10KHZ的基准，将160兆周振荡信号经过64次分频，再用频率合成芯片分频250次获得10KHZ的信号，在芯片内部进行相位比较实现频率的稳定，这种频率合成芯片可以手动设置频率，适合不懂单片机的人折腾。

w412321

JHXC 发表于 2016-4-30 13:55
谢谢你！

本振做好了，为了统一试验，还考虑到频谱仪的最小频率分辨率，没有采用10.7兆周 ...

老师您太谦虚了。
您是射频无线电方面的高手，既有理论又有实践，言传身教的DIY精神值得我们学习。
频谱仪对无线电爱好者来说，是个高大上而又梦寐以求的仪器。
呵呵，我也是一个无线电爱好者，喜欢鼓捣无线发射和接收电路。
也是初学的单片机，只会一点皮毛。

阳光使者

羡慕有这么多的时间做自己的事，这贴先收藏了，以后慢慢消化吸收，现在不看了，再看就会对前辈膜拜了！

JHXC

低中频简易频谱仪经过连续通电，电路比较稳定。除了超过两个中频之后的频率范围内有像频干扰，其他达到的性能很好。这种结构制作简单，如果中频选的不是太高的话，测试的范围比较宽，比方说我实验的10兆周中频，300兆周的虚拟扫频仪可以完成10KHZ至290兆周的频率范围，这对爱好者一般实验还是不错的。
中频频率的高低，受几个方面的制约，选的比较高比方说20兆周的话，无像频干扰范围为0-40兆周，我选的是10兆周中频，无干扰为20兆周，超过两个中频之后就会出现镜像频率信号，这与收音机的道理是一样的。看起来中频选的高，无干扰的测试范围比较宽，但是太高的中频LC滤波器的通带不易做的比较窄，造成分辨率降低，虽然采用有源晶体滤波器可获得很窄的通带，但是，扫描速度需要很慢，否则曲线幅度下降甚至看不到，但是测频的精度比较高，而且适合观察那些比较稳定的信号。

在窄带中频时，由于采用有源晶体滤波器，3db带宽可做到200HZ以下，由于我做实验用的被测信号是数字合成的高频信号发生器，频率比较稳定，相噪也很低，这个虚拟的扫频仪的高度稳定信号与此配合才能观察到。如果爱好者实验时采用普通的信号作为测试信号，在窄带时可能不太稳定也许无法观察。所以一般的爱好者如果只是测试一些普通信号，这个窄带的中频弄宽一点可能更实用，比方说几十KHZ，刚好市场上能够买到的10兆周晶体三端滤波器通带大约在15KHZ，宽带中频用LC滤波器比较好制作，一般200KHZ也就行了，主要是适合全景扫描。

这里使用10兆周整数的中频频率，主要是为了从虚拟仪器的屏幕上读数，屏幕上的频率值减去中频就是真实的频率，如果是用不是整数的中频，计算起来麻烦一些。

下面的贴图采用的5兆周信号测试的，信号源为DDS函数信号发生器，频率应该是准确的，而下面图中的频率有一点偏差，主要是晶体的串联频率的误差造成，估计1KHZ左右的误差。

被测信号在-80dbm至-30dbm范围，测试信号的电平进本上是线性变化的，只是与扫频仪的分贝刻度有一个固定差值，这与频率读数类同，如果有输出电平精确地标准信号发生器，核实校对一下就可以弄清楚，在电路上动手脚，微调一下增益，刚好差值为10的整数的话，计算起来就方便一些了。

实验证明，这种方案的简易频谱仪最高灵敏度可达-80dbm，折合成电压值为22.36微伏；最高可测-30dbm，折合为电压wei7.071毫伏，再高的电平，混频器就要失真和过载，如果需要测试较高的电平，建议配接一只30-50分贝的衰减器，这样仪器的测试范围就可以从-80dbm到10dbm，动态范围高达90分贝。过高的输入电平将会损坏混频器，这个必须要注意的！

高中频的方案基本实验完毕，准备装盒调试之后再贴上来。高中频方式难度要大一些，主要是增加的本振要业余条件下弄出十分稳定的难度比较大，再就是相互之间的信号干扰。

JHXC

今天淘宝找到了160兆周有源低相噪晶振，准备用来继续折腾。自己做的锁相振荡器相噪不太好，用于测试窄带信号的稳定性受到了限制，充分发挥不了虚拟扫频仪的DDS振荡器的稳定性，极限通带都在几千周以上，而折腾的有源晶体滤波器通带可达150HZ，所以买来再试一试。

这玩意要几斤肉钱，大约60元左右一只，千万别让老婆子看到！不知是否如卖家所说的，等几天再试。如果不去追求这么窄的通带，一般的晶振完全可以。

150HZ的通带表示能够分出150HZ的两个相邻信号，就可以用来观察语言广播的调试信号频谱，测试振荡器的稳定性等。产品频谱仪达到这个级别价格是很贵的，国产的通用频谱仪通带在20KHZ，看来追求越高成本越高、费力越大！

JHXC

折腾的时候，不免一些感慨，年纪大了，折腾仅仅是找乐趣，说不定几年之后就没有这种能力了。其实我也是怀旧，多年前自制频谱仪时，试图努力提高性能难度很大，那时买一台简直是天价，而且相关的资料也很难找到，只是根据原理和仅有的一些资料折腾，不过，自制的当时发挥了不少作用。

现在好了，买一台产品不是太难，特别是一些二手，我就有一台泰克的很不错，http://www.crystalradio.cn/thread-67777-1-1.html估计是80年代的产品，看内部的结构简直叹为观止，我们与西方的技术相差太远了！

现在国家的进步还是很大的，比方说折腾需要的元件，打开淘宝到处都有，比方说晶体振子，几十年前一只没有几十元是买不到的，现在才一毛多钱！我在淘宝花一百多元就弄来了好几袋电容、色码电感、可调电容、可调电阻，而且都是微型的、全新的、优质的，一包一包的，单只几分钱到几毛钱不等，这在早前是不可能的。

但是外部条件好，自我的条件就不行，首先是老了！

hylrf

大工程, 大制作, 大智慧. 收音机/无线电制作梦寐以求的仪表.

w412321

一直在关注JHXC老师的帖子，老师这么大年纪了，还在DIY不止，很值得我们学习。
我喜欢玩高频通讯电路，但苦于没有仪器，只是瞎捣鼓，惭愧。
我觉得，老师是否把这次频谱仪制作的复杂程度降低点，电路实验稳定后，实行模块化装配，方便我等业余菜鸟学习制作。

JHXC

高中频简易频谱仪将几块电路板设法弄在一个屏蔽盒里，通电表现基本正常，证明以前的单板调节是成功的。但是表现没有一次变频的效果好，除了在0-150兆周范围内没有镜像频率的信号干扰，窄带中频的谱线就不太稳定，被测的信号都是同样的信号发生器产生的，但是高中频增加了一级本振与混频，被测信号质量是比较稳定的，所以，这种现象的产生只有本振才会造成，从谱线图看，窄带谱线两旁还有一个边频，两个边频的频差大约有7.5KHZ，如果窄带中频通带大于10KHZ的话，谱线就看不到毛刺了，当然测频精度就会降低。

为了证明是160兆周本振频率抖动引起的，又从淘宝找到160和160.7兆周的温补晶振，据说相噪很小，待收到之后试验，如果能够解决，那就保留10兆周的自制有源晶体滤波器。采用晶体串联频率做的滤波器，实测通带在200HZ以下，这已经够窄了。

实验中，如何减少干扰是至关重要的。首先是要将电路板装进金属盒、再就是电路元件的合理排列、电源供电电路要加强射频滤波、电路板要牢靠锁紧、信号连接线必须要用电缆线等，这些努力主要的贡献是提高测试灵敏度、提高频率分辨率、提高电路的稳定性。我在实验中屏蔽做的不是太好，只弄了一个金属外壳，如果能将其中的一些电路用小盒单独安装并且密封起来，获得的改善效果会十分的明显，接触过射频电路的朋友都清楚这点。

对于一般的爱好者，建议采用一次变频的方式，利用虚拟扫频仪，制作简单，花费不多，效果还是不错的，做起来一定有用武之地！

JHXC

w412321 发表于 2016-5-6 12:51
一直在关注JHXC老师的帖子，老师这么大年纪了，还在DIY不止，很值得我们学习。
我喜欢玩高频通讯电路，但苦 ...

采用我上面试验的一次变频方式，做起来不难啦。

只需购买一台虚拟扫频仪、一块AD831混频器、自己制作两个谐振放大器，一个是LC谐振的，一个是晶体谐振，采用10兆周中频，最高可测290兆周，无镜像干扰在1KHZ到20兆周内。

制作两个谐振放大器本身就是演练使用扫频仪，两个放大器与收音机的中频放大器仅仅是频率不同、带宽不同，对于不是太熟的爱好者来说，这些过程非常有利，实验中你可能会遇到许多新的问题，一个一个解决才是真正的乐趣！

欢迎爱好的朋友一起切磋。

JHXC

刚才用一次变频的简易频谱仪感应测试了收音机本振的泄露信号，如下图。感应的信号很强，屏幕指示的频率值为100.667MHZ，收音机的频率读数是80MHZ。计算实际频率要注意两点，一个是要减去10MHZ的频谱仪中频频率、再就是收音机的中频10.7MHZ。
有源晶体滤波器利用的是串联谐振频率，这个不太好调，误差大约1.5KHZ，频谱仪的中频频率为10.000MHZ减去1.5KHZ，实际为9.9985MHZ。如果收音机的中频是十分准确的话，当然应该是10.6985MHZ，要是这样当然很理想，实际上没有必要，10.7兆周中频误差几个千周对于几百千周通带的话，精度是很高的。