信號的頻譜分布實際上就是測量結果在頻域上的反映，頻域和時域的關系如圖1所示,。示波器在時域測得近似方波的信號，經(jīng)過傅里葉變換被分解為基波和高達11次奇次諧波,。當用頻譜分析儀從頻域觀察時,，能夠識別出所有頻率組成。以圖1為例,，基波,、3次諧波、5次諧波和11次諧波可以被區(qū)分出來,。由此可以看出,，時域和頻域是從不同角度對同一個信號的描述。

簡單介紹下頻譜分析儀的工作原理：以帶寬接收機開始,，然后逐漸涉及頻譜分析儀的其他部分,。在了解這些內(nèi)容和頻譜結構的基本概念后，讀者應該對RBW和VBW功能有所了解,。

帶寬接收機

頻譜分析儀的工作原理就像一個帶寬接收機,，帶寬范圍從幾十KHz或幾十MHz開始。接收機的功能是將輸入信號的頻率轉換為檢測回路能處理的頻段,，正如我們所知的外差法,。圖2位帶寬接收機的基本結構，包括一個混頻器,、一個本機振蕩器（LO）和一個帶通濾波器,。本機振蕩器產(chǎn)生一個混頻振蕩信號?；祛l器將輸入信號與本機振蕩器產(chǎn)生的信號混合在一起,，總信號就包括兩種信號的和與差,。量信號之差成為中頻（IF），它是檢測回路使用的部分信號,。帶通濾波器濾掉信號中不需要的成分,，然后將僅留下的IF傳到檢測和顯示單元。頻譜分析儀本質(zhì)上是一個帶寬接收機,，因此需要不只一次的頻率轉換,。次數(shù)由頻率范圍、頻率分辨率和RBW濾波器決定,。

衰減器

將衰減器置于射頻輸入路徑,，擴寬了輸入信號準位的動態(tài)范圍或對頻譜分析儀增添了更多的輸入保護。參考圖3,，衰減器將來自混頻器（RF中部）的信號準位限制在一定范圍內(nèi),，如果輸入信號超過參考準位，將會引起測量誤差或偽噪聲,，這就是為什么某些頻譜分析儀會在特定信號條件下列出儀器規(guī)格,，包括混頻器中具體的信號準位。

分辨率濾波器

當輸入信號頻率轉換為更低頻帶并濾入檢測和顯示單元時,，為了區(qū)別頻率接近的信號,，會用到RBW（分辨率帶寬）濾波器，如圖4所示,。

圖5,，在不同分辨率帶寬下，RBW濾波器如何區(qū)分兩種信號,。將兩個等幅信號通過兩種RBW濾波器濾波,，其中RBW1的分辨率優(yōu)于RBW2。從結果可以看出,，當通過較窄RBW1濾波器時,，能清晰分辨出兩種信號，但是通過較寬RBW2濾波器時,，結果就不如RBW1,。我們可以預測到，如果RBW2的分辨率帶寬更寬,，我們甚至會將結果誤認為是一個信號,。當兩個信號的頻率十分接近時，這種情況機會發(fā)生,。另一種情況是,，當兩個信號的幅值差距很大，RBW1仍能夠檢測到較小信號，但是RBW2卻不能,，如圖6所示,。所以這些濾波器又稱為分辨率濾波器。

檢波器

RBW濾波之后,，檢波器能夠檢測能量并將其轉換成直流電壓,。顯示單位利用該直流電壓描繪頻譜分布，如圖7所示,。

視頻濾波器

在直流電壓進入顯示單元之前,，需要將檢波器產(chǎn)生的噪聲壓縮，這個濾波器成為視頻濾波器,，它的帶寬成為VBW,，系統(tǒng)如圖8所示，視頻來自電視廣播系統(tǒng),。視頻濾波器也作為后置濾波器,，圖9呈現(xiàn)出VBW對顯示輸出的影響。如果待測信號通過兩個VBW濾波器,，其中VBW1小于VBW2,，結果顯示VBW2的底噪要比VBW1大。換句話說,，視頻濾波器將底噪平均了,。但要注意的是，底噪準位并沒有改變,，VBW濾波器僅平均噪聲準位，并不影響信號底噪的總體幅值,。

掃描時間

上述內(nèi)容介紹了頻譜分析儀的基本機構,，而且對RBW和VBW也作了詳細解釋。一般來說,，掃描時間與頻譜分析儀的頻率分辨率成反比,。掃描時間越快，解析度越低（RBW,、VBW越寬）,；掃描時間越慢，解析度越高（RBW,、VBW越窄）,。因此如果選擇較窄的RBW或VBW，顯示信號的時間就會變長,。這就意味著RBW和VBW越窄,，掃描時間越長。對于RBW/VBW/掃描時間，絕大多數(shù)頻譜分析儀都具有自動和手動選擇模式,。自動模式權衡了頻寬,、RBW、VBW和掃描時間,，通常能獲得結合,。

問：在頻譜分析儀上AM信號呈現(xiàn)什么波形？

圖10為AM信號在頻域和時域的測量結果,。在時域中,，AM調(diào)制指數(shù)由A和B的大小決定。但是用示波器很難準確測量調(diào)制指數(shù)和載波頻率,。

在頻域中,，很容易測量載波和調(diào)制信號的頻率。根據(jù)載波和邊帶信號的差值（delta）dB以及標記讀值,，可以計算調(diào)制指數(shù),。

問：在頻率分析儀上FM信號呈現(xiàn)什么波形？

時域中的FM信號比AM信號更復雜,，如圖11所示,。AM信號是幅值調(diào)制，而FM信號是頻率調(diào)制,。在FM信號中,，頻率經(jīng)調(diào)制后以一定偏移量進行掃描，但是該偏移量卻在時域很難測量,。然而頻譜分析儀卻能直接顯示出載波頻率,、調(diào)制信號頻率、偏移量和帶寬,。

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