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打通噪聲頻譜分析儀內部構造

更新時間:2016-07-01點擊次數(shù):862

打通噪聲頻譜分析儀內部構造

導讀: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(shù)由頻率范圍、頻率分辨率和RBW濾波器決定。本文就帶大家一起了解下噪聲頻譜分析儀,打通其內部構造。

 

 

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。

 

 

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??梢灶A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(shù)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,通常能獲取的結合。

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