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          頻譜分析儀的工作原理

            頻譜分析儀是研究電信號頻譜結構的儀器,用于信號失真度、調制度、譜純度、頻率穩定度和交調失真等信號參數的測量,可用以測量放大器和濾波器等電路系統的某些參數,是一種多用途的電子測量?jì)x器。它又可稱(chēng)為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等
            頻譜分析儀的工作原理
            頻譜分析儀架構猶如時(shí)域用途的示波器,面板上布建許多功能控制按鍵,作為系統功能之調整與控制,實(shí)時(shí)頻譜分析儀(Real-TimeSpectrumAnalyzer)與掃瞄調諧頻譜分析儀(Sweep-TunedSpectrumAnalyzer)。實(shí)時(shí)頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅,其工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應的濾波器與檢知器(Detector),再經(jīng)由同步的多任務(wù)掃瞄器將信號傳送到CRT屏幕上,其優(yōu)點(diǎn)是能顯示周期性雜散波(PeriodicRandomWaves)的瞬間反應,其缺點(diǎn)是價(jià)昂且性能受限于頻寬范圍、濾波頻譜分析儀器的數目與的多任務(wù)交換時(shí)間(SwitchingTime)。
            常用的頻譜分析儀是掃瞄調諧頻譜分析儀,可調變的本地振蕩器經(jīng)與CRT同步的掃瞄產(chǎn)生器產(chǎn)生隨時(shí)間作線(xiàn)性變化的振蕩頻率,經(jīng)混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號(IF)再放大、濾波與檢波傳送到CRT的垂直方向板,因此在CRT的縱軸顯示信號振幅與頻率的對應關(guān)系,信號流程架構如圖1.3所示。
            影響信號反應的重要部份為濾波器頻寬,濾波器之特性為高斯濾波器(Gaussian-ShapedFilter),影響的功能就是量測時(shí)常見(jiàn)到的解析頻寬(RBW,ResolutionBandwidth)。RBW代表兩個(gè)不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來(lái)的頻寬差異,兩個(gè)不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW,此時(shí)該兩信號將重疊,難以分辨,較低的RBW固然有助于不同頻率信號的分辨與量測,低的RBW將濾除較高頻率的信號成份,導致信號顯示時(shí)產(chǎn)生失真,失真值與設定的RBW密切相關(guān),較高的RBW固然有助于寬帶帶信號的偵測,將增加噪聲底層值(NoiseFloor),降低量測靈敏度,對于偵測低強度的信號易產(chǎn)生阻礙,因此適當的RBW寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
            另外的視頻頻寬(VBW,VideoBandwidth)代表單一信號顯示在屏幕所需的頻寬。如前所說(shuō)明,量測信號時(shí),視頻頻寬過(guò)與不及均非適宜,都將造成量測的困擾,如何調整*須加以了解。通常RBW的頻寬大于等于VBW,調整RBW而信號振幅并無(wú)產(chǎn)生明顯的變化,此時(shí)之RBW頻寬即可加以采用。量測RF視頻載波時(shí),信號經(jīng)設備內部的混波器降頻后再加以放大、濾波(RBW決定)及檢波顯示等流程,若掃描太快,RBW濾波器將無(wú)法*全充電到信號的振幅峰值,因此*須維持足夠的掃描時(shí)間,而RBW的寬度與掃描時(shí)間呈互動(dòng)關(guān)系,RBW較大,掃描時(shí)間也較快,反之亦然,RBW適當寬度的選擇因而顯現其重要性。較寬的RBW較能充分地反應輸入信號的波形與振幅,但較低的RBW將能區別不同頻率的信號。例如使用于6MHz頻寬視訊頻道的量測,經(jīng)驗得知,RBW為300kHz與3MHz時(shí),載波振幅峰值并不產(chǎn)生顯著(zhù)變化,量測6MHz的視頻信號通常選用300kHz的RBW以降低噪聲。天線(xiàn)信號量測時(shí),頻譜分析儀的展頻(Span)使用100MHz,獲得較寬廣的信號頻譜需求,RBW使用3MHz。這些的量測參數并非一成不變,將會(huì )依現場(chǎng)狀況及過(guò)去量測的經(jīng)驗加以調整。
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