本簡易頻譜分析儀由模擬高中頻部分、顯示處理部分和波形控制部分組成。模擬高中頻部分采用了二次混頻結構，混頻采用模擬乘法器實現，第一級掃頻本振和第二級點頻本振均采用DDS技術產生，濾波器采用不同Q值的晶體濾波器，檢波采用經典的AM 非相干檢波。示波器的顯示采用FPGA 控制，DDS 的配置和系統的總體控制采用單片機完成。系統采用了獨特的一鍵式自動測量，操作簡單。系統整體指標好，頻率分辨力達到了200Hz，能夠正確識別調幅、調頻和等幅波三種波形及其調制帶寬。

　　題目給出了簡易頻譜分析儀的原理參考框圖，如圖1。

　　根據外差式頻譜分析儀的原理，圖1中方案實現的關鍵在于本機振蕩器、混頻器、濾波器和檢波器等高中頻部分。各部分方案如下：

　　1）本機振蕩器方案：圖1 中本機振蕩器的輸出應為線性的掃頻輸出，其輸出的頻率范圍應與輸入信號的測試范圍一致。產生線性掃頻輸出的方法有兩種：壓控振蕩器法和直接數字合成法。壓控振蕩器（VCO）法采用線性的鋸齒電壓輸入去控制其輸出的頻率，其優點是電路簡單，缺點是頻率控制的精度較差，在頻率范圍較大時掃頻的線性性難以保證，從而影響到頻譜分析儀的頻標精度；直接數字合成（DDS）法采用數字方式直接合成所需的波形，因而其輸出頻率的分辨力和精度高，寬范圍掃頻輸出的線性好，有許多現成的DDS集成電路可供選擇，其缺點是DDS的配置和控制時序相對復雜，需要單片機或可編程器件進行控制。

　　2）混頻器方案：圖1 中的混頻器可以利用二極管的非線性實現或采用集成的模擬乘法器實現。采用二極管實現時因分立元件較多，因此電路較為復雜，調試也相對困難，而模擬乘法器的電路和調試都相對容易。

　　3）濾波器方案：圖1 中的濾波器也是整個頻譜分析儀實現的關鍵環節，它決定了頻譜分析儀輸出頻譜的分辨力和形狀。常用的濾波器有LC 濾波器、陶瓷濾波器和晶體濾波器等種類。LC濾波器可以利用計算機輔助軟件設計出各種類型和特性要求的濾波器，但其設計和調試的過程相對復雜，而且其Q值很難做高；陶瓷濾波器有許多現成的標準商品可供選擇，Q 值較高，但其頻率范圍和工作頻點較少，插入損耗較大；晶體濾波器最大的優點是Q值很高，既有標準的現成商品可供選擇，也可以利用晶體諧振器電路實現，從而使得其工作頻率的選擇更加靈活。

　　4）檢波器方案：圖1 中的檢波器作用是完成輸出調幅信號的解調，采用經典的AM非相干檢波電路即可。另外，采用高速的數據采集和處理器件，還可以直接對混頻、濾波后的中頻信號進行采樣和濾波、檢波處理，使得系統的設計和調試更加靈活、方便，系統達到的指標更好。但是該方法涉及的知識較深、算法較多、高速信號采集和處理的電路復雜，實現較為困難。

　　5）顯示控制方案：題目要求頻譜分析儀的輸出借助示波器來顯示。示波器的顯示除了需要將解調后的信號輸入到其Y軸外，還需要同步產生一個線性鋸齒電壓給X軸。頻標則可以利用Z軸或其他方式實現。另外，系統還要求能夠自動識別不同的調制信號。為此，系統中還需要一個數據采集和處理系統，以完成對示波器顯示的控制和對信號的處理和識別。