頻域測量與時域測量示波器在時域測得近似方波的信號,經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。時域和頻域是從不同角度對同一個信號的描述。
頻譜分析儀的工作原理就像一個寬帶接收機,,寬帶范圍從幾十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。寬帶接收機包括一個混頻器,、一個本機振蕩器(LO)和一個帶通濾波器,。本機振蕩器產生一個混頻振蕩信號?;祛l器將輸入信號與本機振蕩器產生的信號混合在一起,,總信號就包括兩種信號的和與差,兩信號之差稱為中頻(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,。
頻譜分析儀本質上是一個寬帶接收機,,因此需要不只一次的頻率轉換,次數由頻率范圍,、頻率分辨率和RBW濾波器決定。
1,、衰減器
將衰減器置于射頻輸入路徑,,擴寬了輸入信號電平的動態(tài)范圍或對頻譜分析儀增添了更多的輸入保護。
衰減器將來自混頻器(RF中部)的信號電平限制在一定范圍內,,如果輸入信號超過參考電平,,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電平,。
2、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)分頻率接近的信號,,會用到RBW(分辨率帶寬)濾波器。
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,,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,。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,這種情況就會發(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,,如下圖所示,所以這些濾波器又稱為分辨率濾波器,。
3,、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,。顯示單元利用該直流電壓描繪頻譜分布,。
4、視頻濾波器
在直流電壓進入顯示單元之前,,需要將檢波器產生的噪聲壓縮,,這個濾波器稱為視頻濾波器,它的帶寬稱為VBW,。
視頻濾波器也作為后置濾波器,,VBW會對顯示輸出產生影響。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,底噪電平并沒有改變,,VBW濾波器僅平均噪聲電平,,并不影響信號底噪的總體幅值。
5,、掃描時間
上述內容介紹了頻譜分析儀的基本結構,,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,絕大多數頻譜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,,通常能獲取結合,。
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