摘
要
据题目要求，我们设计了以锁相环为基础的高速频谱分析仪。该频谱分析仪能够对高频信
号进行有效的频谱特性分析，有高速测量、输入带宽高、转化低频段测量等优点。分析仪其
由鉴相器、DDS模块、高速分频器、环路滤波器、压控振荡器、高速低幅混频器和低通滤波器
以及一块自带DSP库可用快速傅里叶变换的stm32f407最小系统版。其中为了符合题目要求，
用压控振荡器为核心，采用分频器预分频并且和以DDS为核心的外部振荡源进行比较鉴相，
并且通过低通滤波反馈给压控振荡器，构成闭环回路。此回路的输出既为要求的本振源，并
且和被测信号进行混频，尔后通过滤波，被单片机采样。并且利用单片机内部的DSP模块进
行快速的傅里叶变换，从而得到被测信号的部分频谱特性。再尔让DDS扫频输出，从而得到
大量数据，构成完整的80MHz到100MHz的完整频谱特性曲线。此后，将数据转化，在TFT屏
上进行显示。就此，扫尾完成。
关键词高频；闭环控制；锁相稳频；快速傅里叶变换
f80MHz100MHz频谱分析仪（E题）
【本科组】
1系统方案
本频谱fe
xiyi系统主要由鉴相器模块、分频器模块、回路滤波模块、可
控振荡源模块、混频器模块、有源低通滤波模块组成，下面分别论证这几个模块
的选择。
11鉴相器模块的论证与选择
方案一：BH141射频器
数控调频发射器可在800MHZ至1099MHZ范围内任意设置发射频率，可
预置13个频道，发射频率调整最小值为01MHZ，具有单声道立体声控制。但
是由于步进并不是稳定的100khz，需要有相应的晶振或者外部振荡源作为参考
源。所以暂搁此方案。
方案二：MC145152鉴相器。
MC145152－2芯片是摩托罗拉公司生产的锁相环频率合成器专用芯片内部
自带双模分频器，可对参考源分频。并且也可对输入信号进行3到1023倍的分
频。它有两路鉴相信号输出，其中，ФR、ФV用来输出鉴相误差信号，LD用来
输出相位锁定信号。所以可方便的对相位锁定过程进行观察。
综合以上二种方案，选择方案二
12分频器模块
方案一：采用MC12017
MC12017是一款双分频选项的高速分频器，具有32和33两种分频模式。并
且输出为偏置电压，可完美符合后置电路。
方案二：采用74hc4046
14位二进制异步计数器74HC4060，最高可至95M但个题目要求不符，所以舍弃。
综合以上三种方案，选择方案一。
13回路滤波模块
方案一：有源比例积分滤波。
在高频时有一定的增益，这对PLL捕捉有利，并且引入了一个零点，增加了
环路稳定性。
但是设计有难度，设计自动控制原理迟滞特性。
方案二：三阶无源环路滤波器
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