张俊涛，张 弛

(陕西科技大学，陕西 西安 710021)

0 引言

频谱分析仪作为信号分析领域中应用广泛的测试仪器，其主要功能是测量信号的幅度/频率响应，可以完成频谱分析、失真测量、衰减测量、电子组件增益测量等，是从事电子产品研发、生产、检验的重要工具。目前大部分的频谱分析仪仍以硬件电路来实现传统意义上的频谱分析，有着自身无法克服的缺点。为此，设计了一种利用虚拟仪器技术来实现频谱分析功能的多通道频谱分析仪。

1 系统总体设计

设计采用FPGA为系统的主控制芯片，完成信号采集、数模转换、数据传输等功能，并在虚拟仪器软件的基础上确定了一种方便可行的频谱分析仪的设计方法[1]。

系统总体设计框图如图1所示。模拟信号经过前置放大器进行放大后进入A/D转换器，经过转换得到数字量信号，存入FIFO缓存区，数据在FPGA主芯片中进行编排控制，经过USB接口传送给计算机，最后由LabVIEW来完成频谱分析的功能。

图1 系统整体设计框图

2 系统硬件设计

系统硬件电路的核心是以CycloneⅡ系列FPGA EP2C35为主控芯片设计的数据采集卡，如图1所示。数据采集卡的精度和速度直接决定了频谱分析仪的性能。

2.1 前置放大电路设计

前置放大电路用于将信号放大到A/D转换器要求的电压范围。为保证前端放大电路的性能指标，设计采用高频宽带运放AD811芯片为核心设计。AD8113dB带宽高达140 MHz，并且具有2500 V/μs的速度。

前置放大电路如图2所示，其中JAIN为信号输入口，U3和U4两个运放设计为反相和同相放大电路，以构成单端输入至差分平衡输入转换电路，以满足A/D转换器对信号形式的要求。……