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技術(shù)文章
頻譜分析儀的工作原理
點擊次數(shù)：1979 發(fā)布時間：2021-11-25
頻譜分析儀架構(gòu)猶如時域用途的示波器,，面板上布建許多功能控制按鍵，作為系統(tǒng)功能之調(diào)整與控制，實時頻譜分析儀（Real-Time Spectrum Analyzer）與掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer）,。實時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(yīng)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)點是能顯示周期性雜散波（PeriodicRandom Waves）的瞬間反應(yīng),，其缺點是價昂且性能受限于頻寬范圍、濾波器的數(shù)目與最大的多任務(wù)交換時間（Switching Time）,。
最常用的頻譜分析儀是掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀,，可調(diào)變的本地振蕩器經(jīng)與CRT 同步的掃瞄產(chǎn)生器產(chǎn)生隨時間作線性變化的振蕩頻率，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(yīng)關(guān)系。
影響信號反應(yīng)的重要部份為濾波器頻寬,，濾波器之特性為高斯濾波器（Gaussian-Shaped Filter）,，影響的功能就是量測時常見到的解析頻寬（RBW，Resolution Bandwidth）,。RBW 代表兩個不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來的最低頻寬差異,，兩個不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW，此時該兩信號將重疊,，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(dǎo)致信號顯示時產(chǎn)生失真,，失真值與設(shè)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（Noise Floor）,，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(dāng)?shù)腞BW 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，Video Bandwidth）代表單一信號顯示在屏幕所需的最低頻寬,。如前所說明,，量測信號時，視頻頻寬過與不及均非適宜,，都將造成量測的困擾,，如何調(diào)整必須加以了解。通常RBW 的頻寬大于等于VBW,，調(diào)整RBW 而信號振幅并無產(chǎn)生明顯的變化,，此時之RBW 頻寬即可加以采用,。量測RF 視頻載波時，信號經(jīng)設(shè)備內(nèi)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 濾波器將無法*充電到信號的振幅峰值,，因此必須維持足夠的掃描時間,，而RBW 的寬度與掃描時間呈互動關(guān)系，RBW 較大,，掃描時間也較快,，反之亦然，RBW 適當(dāng)寬度的選擇因而顯現(xiàn)其重要性,。較寬的RBW 較能充分地反應(yīng)輸入信號的波形與振幅,，但較低的RBW 將能區(qū)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,，載波振幅峰值并不產(chǎn)生顯著變化,，量測6MHz的視頻信號通常選用300kHz 的RBW 以降低噪聲。天線信號量測時,，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(shù)并非一成不變,，將會依現(xiàn)場狀況及過去量測的經(jīng)驗加以調(diào)整。