在下面的一節(jié)中，給出基于超外差原理的頻譜分析儀的組件，并且已9kHz~3GHz/7GHz頻譜儀設(shè)計構(gòu)架作為現(xiàn)代頻譜分析儀的實際實現(xiàn)分析。頻譜儀是一個由各個重要的組件構(gòu)成復(fù)雜的系統(tǒng)，包括RF、IF、低頻、數(shù)據(jù)采集和處理顯示部分，同時包括必備的邏輯程序和控制顯示算法，共同構(gòu)成了復(fù)雜的、數(shù)字化的、精密的混合系統(tǒng)，實現(xiàn)的總體框圖如圖1所示。

在頻譜儀的輸入端，一個關(guān)鍵性標(biāo)準(zhǔn)是輸入VSWR（駐波比），即輸入VSWR會受到前端電路的高度影響，如前端的衰減器、輸入濾波器和第一個混頻器。從總體框圖的②中所示，前端的衰減的配置，可以為頻譜儀提供了測試大功率信號的能力，同時衰減器的應(yīng)用，使得輸入到第一級混頻的信號的幅度可調(diào)，以滿足大信號輸入第一級混頻器的要求。

在實踐應(yīng)用中，可以設(shè)置為固定衰減和可調(diào)衰減組合的形式，以滿足寬輸入范圍的應(yīng)用，獲得較大的輸入動態(tài)范圍。在超外差的頻譜分析儀結(jié)構(gòu)中，輸入信號通過衰減器，進(jìn)行功率的衰減后，經(jīng)過濾波后，輸入信號，在混頻器④（Mixer）和本振⑤（LO）幫助下，下變頻至中頻（IF）。如果本振（LO）具有連續(xù)可調(diào)諧的較寬的輸入頻率范圍，那么輸出中頻（IF）就是一個固定值。從公式當(dāng)中，對于任意的LO 和輸入信號時，中頻輸（IF）出總是有兩個頻率（和頻與差頻），具體表現(xiàn)如圖2所示。這意味著除了所需的頻率外，還有一個鏡像頻率。為了確保所需的頻率不受到鏡像的干擾，選擇合適的濾波器，必須把輸入信號的鏡像頻率抑制在混頻器④（Mixer）的射頻輸入之前，以保證中頻信號不會出現(xiàn)混疊。

同時合理的中頻選擇是非常重要的，如圖3所示，輸入頻率范圍和鏡像頻率范圍轉(zhuǎn)換到低的中頻（IF），如果輸入信號頻率大于兩倍中頻信號（IF），那么就會出現(xiàn)混疊，頻譜上就分不清IF信號是輸入變頻而來還是鏡像變頻而來。因此需要前端增加帶通濾波器（BPF），必須采用合適的截止頻率和足夠的衰減來抑制鏡像的干擾。但是對于9KHz~3GHz的寬輸入范圍，帶通濾波器（BPF）很難實現(xiàn)，并且復(fù)雜（因為信號和鏡像有重疊）。所以為解決這個問題，可以考慮使用高中頻（IF）。如圖4所示，高中頻實現(xiàn)。

采用高中頻的設(shè)計，鏡像信號頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸入信號頻率，信號就不會出現(xiàn)混疊的問題了，同時對于前端只要采用合適截止頻率和衰減低通濾波器（LPF）就可以很好的抑制鏡像的干擾。對于頻譜儀，實現(xiàn)的頻率范圍從9kHz到3GHz，輸入衰減器②之后是一個低通濾波器③來抑制鏡像頻率。但是由于第一級混頻器的RF端和IF端以及LO與RF端的隔離度的限制，IF和LO信號又可以泄露到RF輸入端上，所以低通濾波器③除了抑制鏡像頻率以外，同時應(yīng)該把IF饋通和LO輻射降到最小。但是，高中頻也會面臨一個嚴(yán)峻的問題，就是輸入信號最低頻率為9KHz，第一級混頻之后，中頻離本振的最低頻率太近，對于后端濾波器設(shè)計是比較大的挑戰(zhàn)。  本小節(jié)主要介紹了，頻譜儀的基本結(jié)構(gòu)和框圖，同時討論了第一級混頻器的中頻選擇和本振的分析。下一篇文章，將要詳細(xì)的討論頻譜儀的RF前端的設(shè)計和指標(biāo)。