頻譜分析儀的工作原理和使用方法-文庫吧
2025-07-21 18:11 本頁面
【正文】 。由于掃頻寬度不大，故又稱窄帶頻譜儀。掃中頻頻譜儀的另一個(gè)缺點(diǎn)是可能出現(xiàn)雜波干擾和假響應(yīng)較多，而且動(dòng)態(tài)范圍小，靈敏度又低，現(xiàn)在基本被淘汰。 掃頻頻譜分析儀 Aff1f2濾波器掃過關(guān)注的測量頻率范圍全頻譜 L CD 顯示掃頻分析儀 掃頻頻譜分析儀 調(diào)諧濾波器 檢波器 顯示器 掃描發(fā)生器 超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理 ? 現(xiàn)代掃前端超外差頻譜分析儀的框圖見圖 。主要組成部分有射頻輸入衰減器，預(yù)選器或低通濾波器，混頻器，中頻 (IF)放大器，中頻濾波器，檢波器，視頻放大器，本振，掃描發(fā)生器和 LCD顯示器。 超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理 預(yù)選器或低通濾波器參考晶振對(duì)數(shù)放大器射頻輸入衰減器混頻器中頻濾波器 檢波器視頻濾波器本振掃頻發(fā)生器中頻增益輸入信號(hào)C R T d i s p l a y圖 掃前端超外差頻譜分析儀原理框圖 超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理 ? 輸入信號(hào)經(jīng)過射頻衰減后被控制在頻譜儀的安全輸入電平以內(nèi)，并且調(diào)節(jié)到混頻器的最佳信號(hào)電平，已防止發(fā)生混頻壓縮和失真。 ? 信號(hào)經(jīng)過預(yù)選器和低通濾波器進(jìn)入混頻器。 ? 信號(hào)經(jīng)過混頻后，在其輸出端有原來的信號(hào)、本振信號(hào)，兩個(gè)輸入信號(hào)的和頻信號(hào) /差頻信號(hào)，以及其他高次諧波信號(hào)。通常我們?nèi)∑洳铑l信號(hào)，稱之為中頻信號(hào)。 ? 中頻濾波器濾出中頻信號(hào)并進(jìn)行放大。 ? 中頻信號(hào)經(jīng)檢波和視頻濾波后加到顯示器上進(jìn)行顯示，視頻濾波器的作用是對(duì)顯示屏上所顯示的掃跡進(jìn)行平均或平滑。 ? 頻譜儀所顯示的譜線是被測信號(hào)疊加上頻譜儀內(nèi)部的噪聲的總效應(yīng)。為了減小噪聲對(duì)信號(hào)幅度的影響，要對(duì)經(jīng)檢波后的信號(hào)進(jìn)行視頻濾波或視頻平均。 ? 當(dāng)所選擇的視頻帶寬等于或小于所選擇的分辨力帶寬 (RBW)時(shí)，視頻電路的響應(yīng)已經(jīng)跟不上中頻電路信號(hào)的變化，因此對(duì)所顯示的信號(hào)就進(jìn)行了平均和平滑，兩者之間的比值越小，平滑的效果越好。 ? 視頻平均是智能頻譜儀為平滑提供的另一種選擇。它對(duì)多次掃描的數(shù)據(jù)逐點(diǎn)進(jìn)行平均，因此顯示的譜線更加平滑。 超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理 F11F() YTO (4~8)GHz 掃描發(fā)生器 顯示器 檢波器 對(duì)數(shù)放大器 帶寬濾波器 步進(jìn)放大器 第三變頻器 帶通濾波器 第三本振300MHz 第二本振 第二變頻器 低通濾波器 第一變頻器 低通濾波器 預(yù)選器 YTF (0~70)dB 第一本振 MXR1 F21F() F31F() 基波及諧波混頻 ? 如果希望擴(kuò)展頻譜儀的工作頻率范圍，必須加寬第一本振的調(diào)諧或掃頻范圍，只得增加本振的頻段和插件數(shù)目。這種基波混頻方式雖然有好處，但是設(shè)備繁復(fù)，不經(jīng)濟(jì)。實(shí)際上完全可以利用本振的諧波來與信號(hào)混頻，從而大大擴(kuò)展工作頻段。 ? 鏡像頻率干擾 ? 頻譜儀是一臺(tái)超外差式接收機(jī)，它的混頻器是寬帶的，因此在用頻譜儀測量信號(hào)時(shí)除了出現(xiàn)所需的信號(hào)頻率譜線外，還會(huì)顯示出不需要的鏡像頻譜。 ? 鏡像頻率干擾 ? 頻譜儀是一臺(tái)超外差式接收機(jī)，它的混頻器是寬帶的，因此在用頻譜儀測量信號(hào)時(shí)除了出現(xiàn)所需的信號(hào)頻率譜線外，還會(huì)顯示出不需要的鏡像頻譜。如圖所示只要滿足 。，條件時(shí)，和都會(huì)出現(xiàn)在頻譜儀的顯示屏幕上，這就是鏡像頻率干擾。 ? 有兩種方案可以抑制鏡像頻率響應(yīng)的干擾：采用預(yù)選器和上變頻的高中頻。 ? 鏡像頻率干擾 ? (1) 預(yù)選器 ? 預(yù)選器的跟蹤技術(shù)，也就是寬帶 YIG調(diào)諧濾波器和低相噪 YIG調(diào)諧振蕩器之間頻率關(guān)系的統(tǒng)調(diào)，是寬帶頻譜分析儀的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。 ? (2) 高中頻放大器 ? 為了抑制鏡像頻率響應(yīng)的影響，必須提高中頻。采用上變頻方案，寬頻帶頻譜儀總是被劃分為高低兩個(gè)波段。由于預(yù)選器頻率下限的限制，在高波段就采用了預(yù)選器。而在低波段采用了高中頻上變頻的方案。對(duì)于低波段 (9kHz~)，本振為 (4~8)GHz，第一中頻為 。從而在這一波段中很好地抑制了鏡頻信號(hào)干擾的影響。 基波及諧波混頻 ? 多重響應(yīng)－本振的基波和諧波與同一信號(hào)混頻產(chǎn)生同一中頻。 ? 諧波響應(yīng) —— 本振的基波和諧波與信號(hào)的多個(gè)頻率成分進(jìn)行混頻產(chǎn)生同一中頻。 3 頻譜分析儀性能參數(shù)的基本概念 ? 分辨力 (RBW) ? 選擇性 ? 剩余調(diào)頻 ? 邊帶噪聲 (相位噪聲 ) ? 自適應(yīng)關(guān)系 ? 動(dòng)態(tài)范圍 ? 靈敏度 ? 視頻帶寬 (VBW) ? 信號(hào) /失真 ? 信號(hào) /噪聲 3 頻譜分析儀性能參數(shù)的基本概念 ? 當(dāng)我們選用頻譜儀進(jìn)到測量時(shí)，我們必須要知道頻譜儀的一些最基本的技術(shù)技能，包括 : 1 頻率測量范圍。 (最低的頻率和最高的頻率 )。 2 幅度測量范圍 (也就是最大的輸入電平與最小可測量的信號(hào) )。 3 用頻譜儀同時(shí)測量兩個(gè)不同頻率的信號(hào)特性 (動(dòng)態(tài)范圍與分辨力 )。 4 用頻譜儀測量不確定度 (包括幅度和頻率 )。 分辨力帶寬 (RBW) ? 分辨力帶寬 (RBW)—— 表征頻譜儀能明確分離出兩個(gè)等幅信號(hào)的能力。 ? 理論上講被測信號(hào)以譜線的形式顯示在頻譜儀的顯示屏上，但是實(shí)際上信號(hào)是不能為一條無限窄的譜線，它有一定的寬度和形狀。 ? 頻譜儀的分辨力取決于中頻濾波器的帶寬，因此也稱為頻譜儀的分辨力帶寬。濾波器的帶寬通常由 3dB(功率 )或 6dB(電壓 )點(diǎn)描述，帶寬越小，分辨力就越高。因此中頻濾波器的 3dB帶寬決定了區(qū)別兩個(gè)等幅度信號(hào)的最小頻率間隔。 分辨力帶寬 (RBW) 本振.3 d B3 d B BWLO混頻器中頻濾波器 / 分辨率帶寬濾波器掃頻檢波器輸入頻譜顯示分辨率帶寬 分辨力帶寬 (RBW) .3 d B10 kH z1 0 k Hz RBW 選擇性 ? 表征頻譜儀能夠明確分辨出兩個(gè)不等幅度信號(hào)的能力，也叫形狀因子。它通常被規(guī)定為中頻濾波器 60dB帶寬和 3dB帶寬的比值
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