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功率分析儀帶寬和采樣率詳細(xì)介紹
帶寬和采樣率是功率分析儀比較重要的兩個(gè)參數(shù)。功率分析儀帶寬和采樣率的選擇與其應(yīng)用范圍,、測量對象是相關(guān)的,。
什么是帶寬？
帶寬是指在允許的衰減范圍內(nèi)模擬輸入前端允許通過的較大頻率信號的范圍,，在這個(gè)頻率范圍內(nèi),，輸入信號通過模擬前端幅值具有較小的衰減──從接線端子或測試設(shè)備到達(dá)ADC的輸入端。帶寬定義為正弦信號衰減為原振幅的0.707時(shí)的頻率,，也被稱作-3dB頻率,。下圖為100MHz帶寬的高速數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的典型輸入頻率響應(yīng)曲線。
數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的帶寬較好比被測量的信號中的較高頻率值高3~5倍,，以保證信號采樣時(shí)具有較小的幅值誤差（所需帶寬=(3~5)×被測信號頻率）,。被測信號頻率的理論振幅誤差可以從數(shù)據(jù)采集板卡的帶寬與輸入信帶寬之間的比例(R)計(jì)算得知。
例如,，在使用200KHz高速數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品測量20KHz正弦信號時(shí)（其頻率比例R=10）,，誤差大約為0.01%。
什么是采樣率,？
采樣率是測量一個(gè)或一組輸入信號的速率,。
采樣率與模擬輸入端的帶寬參數(shù)并不直接相關(guān)。采樣率是指信號經(jīng)過模擬輸入路徑之后,，ADC將輸入信號轉(zhuǎn)換為代表電壓幅值的數(shù)字編碼的速率,，將模擬信號數(shù)字離散化的速度。這表示ADC是在模擬輸入通道對信號進(jìn)行了衰減/放大,、以及／或者濾波處理之后,，才對信號進(jìn)行取樣，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼,。
功率分析儀的對輸入信號的測量是一個(gè)穩(wěn)態(tài)的過程：測量時(shí)必須分區(qū)間對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,，計(jì)算出計(jì)算結(jié)果。因此對于功率分析儀,，在理論上,，只要是有足夠的計(jì)算區(qū)間，可以獲取其帶寬之內(nèi)任意頻率的輸入信號的有效值等參數(shù),。
但是如果能夠更好的顯示輸入信號波形的細(xì)節(jié),，則采樣率越高會越好。在一般實(shí)際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號頻率的5～10倍,。
當(dāng)被測信號頻率低于采樣率一半時(shí),，理論上功率分析儀可以有效還原被測信號的全部信息，獲取其各種參數(shù),，但是當(dāng)被測信號頻率高于采樣率一半時(shí),，此時(shí)由于混疊的存在，導(dǎo)致功率分析儀無法還原被測信號的全部信息,，無法測量諧波等參數(shù),，但是功率測量本身是一種穩(wěn)態(tài)測量，所以功率分析儀依然可以準(zhǔn)確測量被測信號的有效值和功率等穩(wěn)態(tài)參數(shù),。
帶寬,、采樣率是功率分析儀的基本參數(shù),，與功率分析儀的功能和參數(shù)直接相關(guān)的，但是帶寬,、采樣率并不能夠決定性能的好壞,，只有是會影響其應(yīng)用的范圍。實(shí)際使用并不是帶寬越寬越好,，而是選擇合適的,，帶寬過大，相對噪聲就大,，測量精度就會降低,。功率測量精度降低，諧波測量精度也會降低,，同時(shí)由于混疊的存在,，所以THD測量會可能偏大。相同帶寬情況下,，如果儀器的本體噪聲相同,，則采樣率越高，對被測的模擬信號離散化的信息就越多,，越接近被測的模擬信號,，從而保證測量精度也越高。
功率分析儀的采樣率在不同測量模式下會有區(qū)別：一是在基本測量模式下采用固定的采樣頻率,，二是在諧波測量模式下,，采用鎖相倍頻方式，采樣率與輸入信號頻率相關(guān),。