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        频谱分析仪如何工作
        作者:张帆 来源:新浪科技
               信号的频谱分布实际上就是测量结果在频域上的反映,频域和时域的关系如图所示:
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               示波器在时域测得近似方波的信号,经过傅里叶变换被分解为基波和高达11次奇次谐波。当用频谱分析仪从频域观察时。能够识别出所有频率组成。以上图为例,基波、3次谐波、5次谐波和11次谐波都可以被区分出来。由此可以看出,时域和频域是从不同角度对同一个信号的描述。
               频谱分析仪的工作原理就像一个宽带接收机,宽带范围从几十kHz或几十MHz开始。接收机的功能是将输入信号的频率转换为检测回路能处理的频段???带接收机包括一个混频器、一个本机振荡器(LO)和一个带通滤波器。本机振荡器产生一个混频振荡信号?;炱灯鹘淙胄藕庞氡净竦雌鞑男藕呕旌显谝?起,总信号就包括两种信号的和与差,两信号之差称为中频(IF),它是检测回路使用的部分信号。带通滤波器滤掉信号中不需要的成分,然后将仅留下的IF传 到检测和显示单元。
               频谱分析仪本质上是一个宽带接收机,因此需要不只一次的频率转换,次数由频率范围、频率分辨率和RBW滤波器决定。
        1.衰减器
               将衰减器置于射频输入路径,扩宽了输入信号电平的动态范围或对频谱分析仪增添了更多的输入?;?。
               衰减器将来自混频器(RF中部)的信号电平限制在一定范围内,如果输入信号超过参考电平,将会引起测量误差或伪噪声。这就是为什么某些频谱分析仪会在特定信号条件下列出仪器规格,包括混频器中具体的信号电平。
        2.分辨率滤波器
               当输入信号频率转换为更低频带并滤入检测和显示单元时,为了区分频率接近的信号,会用到RBW(分辨率带宽)滤波器。
               在不同分辨率带宽下,RBW滤波器如何区分两种信号?将两个等幅信号通过两种RBW滤波器滤波,其中RBW1的分辨率优于RBW2,当通过较窄 RBW1滤波器时,能清晰分辨出两种信号,但是通过较宽RBW2滤波器时,结果就不如RBW1??梢栽げ獾?,如果RBW2的分辨率带宽更宽,我们甚至会将 结果误认为是一个信号。当两个信号的频率十分接近时,这种情况就会发生。另一种情况是,当两个信号的幅值差距很大,RBW1仍能够检测到较小信号,但是 RBW2却不能,如下图所示,所以这些滤波器又称为分辨率滤波器。
        3.检波器
               RBW滤波之后,检波器能够检测能量并将其转换成直流电压。显示单元利用该直流电压描绘频谱分布。
        4.视频滤波器
              在直流电压进入显示单元之前,需要将检波器产生的噪声压缩,这个滤波器称为视频滤波器,它的带宽称为VBW。
              视频滤波器也作为后置滤波器,VBW会对显示输出产生影响。如果待测信号通过两个VBW滤波器,其中VBW1小于VBW2,结果显示VBW2的底噪 要比VBW1大,换句话说,视频滤波器将底噪平均了。但要注意的是,底噪电平并没有改变,VBW滤波器仅平均噪声电平,并不影响信号底噪的总体幅值。
        5.扫描时间
               上述内容介绍了频谱分析仪的基本结构,而且对RBW和VBW也作了详细解释。一般来说,扫描时间与频谱分析仪的频率分辨率成反比。扫描时间越快,解 析度越低(RBW、VBW越宽);扫描时间越慢,解析度越高(RBW、VBW越窄)。因此如果选择较窄的RBW或VBW,显示信号的时间就会变长。这就意 味着RBW和VBW越窄,扫描时间越长。对于RBW/VBW扫描时间,绝大多数频谱仪都具有自动和手动选择模式。自动模式权衡了频宽、RBW、VBW和扫 描时间,通常能获取最好的结合。

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