電子(zǐ)測(cè)量(liáng)儀(yí)器儀(yí)表(biǎo)頻譜分析(xī)儀工作原(yuán)理

   頻(pín)譜分析儀(yí)是(shì)一種(zhǒng)多(duō)用(yòng)途電子(zǐ)測量(liáng)儀器(qì)儀(yí)表，可用以測量放大器和(hé)濾波器(qì)等(děng)電(diàn)路(lù)係統(tǒng)的(dí)某些參數，具(jù)有功能(néng)，穩定(dìng)，操(cāo)作簡便，可靠(kào)性高等(děng)優點。今(jīn)天(tiān)小(xiǎo)編來具體介紹(shào)一(yī)下頻譜(pǔ)分析儀(yí)工作原(yuán)理(lǐ)，希(xī)望可(kě)以幫助(zhù)到大家(jiā)。

頻譜分(fēn)析儀工作原理

頻(pín)譜分(fēn)析(xī)儀架構猶(yóu)如時(shí)域(yù)用途的示波器(qì)，麵板(bǎn)上(shàng)布建許(xǔ)多功(gōng)能控製(zhì)按(àn)鍵(jiàn)，作為(wéi)係統(tǒng)功(gōng)能之調(tiáo)整(zhěng)與控(kòng)製(zhì)，實時頻譜分(fēn)析(xī)儀(Real-Time Spectrum Analyzer)與掃瞄(miáo)調(tiáo)諧(xié)頻譜分析儀(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。實(shí)時(shí)頻率(shuài)分析(xī)儀的功能為在同一(yī)瞬(shùn)間(jiān)顯示(shì)頻(pín)域的信號振(zhèn)幅(fú)，其(qí)工作原理是針對不同的頻率(shuài)信(xìn)號而有(yǒu)相對應的(dí)濾(lǜ)波(bō)器(qì)與(yǔ)檢(jiǎn)知器(qì)(Detector)，再經(jīng)由(yóu)同步的(dí)多任(rèn)務掃瞄器將信(xìn)號(hào)傳送(sòng)到CRT 屏幕上，其優(yōu)點是(shì)能(néng)顯示(shì)周(zhōu)期性(xìng)雜(zá)散波(PeriodicRandom Waves)的(dí)瞬間(jiān)反應，其缺(quē)點是(shì)價昂(áng)且(qiě)受限(xiàn)於(yú)頻(pín)寬(kuān)範(fàn)圍，濾波(bō)器的數目(mù)與zui大(dà)的(dí)多任務(wù)交換時間(jiān)(Switching Time)。

zui常(cháng)用(yòng)的頻譜(pǔ)分(fēn)析儀(yí)是掃瞄調諧(xié)頻譜分析(xī)儀(yí)，可調變的(dí)本地振蕩(dàng)器經與CRT 同(tóng)步的(dí)掃(sǎo)瞄(miáo)產生器產生(shēng)隨時間(jiān)作綫性變(biàn)化的(dí)振蕩(dàng)頻(pín)率，經(jīng)混波(bō)器與(yǔ)輸入(rù)信號混波降(jiàng)頻(pín)後的中(zhōng)頻信號(hào)(IF)再放大，濾波與(yǔ)檢波傳(chuán)送到CRT 的垂(chuí)直方(fāng)向板，因(yīn)此(cǐ)在CRT 的(dí)縱軸(zhóu)顯示(shì)信(xìn)號振(zhèn)幅與頻率(shuài)的(dí)對應(yīng)關(guān)係(xì)，信(xìn)號流程(chéng)架構如(rú)圖(tú)1.3 所示。

影響(xiǎng)信號(hào)反(fǎn)應的(dí)重(zhòng)要(yào)部份(fèn)為(wéi)濾波器頻寬，濾波器之特(tè)性為高斯(sī)濾波(bō)器(qì)(Gaussian-Shaped Filter)，影(yǐng)響的功能就是(shì)量測(cè)時(shí)常見到(dào)的解(jiě)析頻寬(RBW，Resolution Bandwidth)。RBW 代表兩(liǎng)個不(bù)同頻率(shuài)的(dí)信(xìn)號能夠被(bèi)清楚的(dí)分辨出來的(dí)zui低頻(pín)寬差異，兩個(gè)不同頻率(shuài)的(dí)信(xìn)號頻寬如低於頻譜(pǔ)分(fēn)析(xī)儀的RBW，此時該兩(liǎng)信號(hào)將重疊(dié)，難以分(fēn)辨(biàn)，較(jiào)低的(dí)RBW 固然有助於不(bù)同頻率信(xìn)號的(dí)分辨與(yǔ)量(liáng)測(cè)，低的RBW 將濾除較(jiào)高(gāo)頻(pín)率(shuài)的(dí)信(xìn)號(hào)成份，導致(zhì)信(xìn)號顯(xiǎn)示時(shí)產生(shēng)失(shī)真(zhēn)，失真值(zhí)與(yǔ)設定(dìng)的RBW 密切相關(guān)，較(jiào)高的RBW 固然有(yǒu)助於(yú)寬(kuān)帶(dài)帶(dài)信號的偵測，將增(zēng)加(jiā)噪(zào)聲底層(céng)值(zhí)(Noise Floor)，降低(dī)量(liáng)測靈(líng)敏度，對於偵測低(dī)強(qiáng)度的(dí)信(xìn)號易產生(shēng)阻礙，因此適當的RBW 寬度(dù)是正(zhèng)確使用頻譜(pǔ)分(fēn)析(xī)儀重(zhòng)要的概念(niàn)。

另外的視(shì)頻(pín)頻(pín)寬(VBW，Video Bandwidth)代表(biǎo)單一(yī)信號顯示在(zài)屏幕所需的zui低(dī)頻寬(kuān)。如前所說(shuō)明，量測(cè)信號時(shí)，視頻頻寬過與(yǔ)不及(jí)均(jūn)非適宜(yí)，都將造(zào)成量(liáng)測的困擾(rǎo)，如(rú)何調(tiáo)整(zhěng)必須加以(yǐ)了解(jiě)。通常RBW 的頻寬大於等(děng)於VBW，調整RBW 而信(xìn)號(hào)振(zhèn)幅並無(wú)產(chǎn)生(shēng)明顯的變化(huà)，此時之RBW 頻(pín)寬即(jí)可(kě)加(jiā)以(yǐ)采(cǎi)用。量測(cè)RF 視頻載波(bō)時(shí)，信號經(jīng)設(shè)備內部(bù)的(dí)混(hùn)波器降(jiàng)頻(pín)後再加以放(fàng)大，濾(lǜ)波(RBW 決(jué)定)及(jí)檢波顯示(shì)等(děng)流程，若掃描太快(kuài)，RBW 濾波器(qì)將無法充(chōng)電(diàn)到信號的振幅峰值，因此必須維持足夠的(dí)掃(sǎo)描(miáo)時間，而RBW 的寬(kuān)度與(yǔ)掃(sǎo)描(miáo)時間呈互動(dòng)關係，RBW 較(jiào)大(dà)，掃描(miáo)時間也(yě)較(jiào)快，反之亦然(rán)，RBW 適(shì)當(dāng)寬度的選(xuǎn)擇因而顯現其(qí)重(zhòng)要性。較寬(kuān)的RBW 較(jiào)能充分(fēn)地(dì)反應輸入信號的(dí)波形與(yǔ)振(zhèn)幅(fú)，但(dàn)較(jiào)低(dī)的RBW 將(jiāng)能(néng)區(qū)別不同頻率(shuài)的(dí)信號。例(lì)如(rú)使(shǐ)用於6MHz 頻寬視(shì)訊頻(pín)道(dào)的量(liáng)測，經(jīng)驗得(dé)知，RBW 為300kHz 與3MHz 時，載波振幅(fú)峰值並不(bù)產生顯著(zhù)變化，量測6MHz的(dí)視(shì)頻(pín)信號通常選用(yòng)300kHz 的RBW 以降(jiàng)低噪聲。天綫(xiàn)信(xìn)號量(liáng)測時(shí)，頻譜(pǔ)分(fēn)析(xī)儀的展頻(pín)(Span)使用100MHz，獲(huò)得(dé)較(jiào)寬(kuān)廣的信號(hào)頻譜需求，RBW使(shǐ)用3MHz。這些的(dí)量測(cè)參數(shù)並(bìng)非(fēi)一成不變(biàn)，將會依(yī)現場(cháng)狀(zhuàng)況及過(guò)去(qù)量測的(dí)經驗(yàn)加以調整(zhěng)。