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.
 |
||
| 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.
 |
||
| 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.
 |
||
| 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.
 |
||
| 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.
