頻譜分析儀基礎(chǔ)知識(完整版)
【正文】 測量有用信號和無用信號的各種參數(shù)。 幅度 (功率 ) 時域測量 （示波器） 頻域測量 （頻譜儀） 2 頻譜分析儀結(jié)構(gòu)及原理 ? 頻譜分析儀的類型：傅立葉頻譜分析儀和超外差式頻譜分析儀 ? FFT頻譜分析儀：被分析的信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣，變成離散信號，采樣值被保存在一個存儲器中，經(jīng)過離散 FFT變換計算，計算出信號的頻譜 ? FFT頻譜分析儀不足之處： FFT分析儀不適合脈沖信號的分析，而且由于 A/D轉(zhuǎn)換器速度的限制， FFT分析儀僅適合測量低頻信號 超外差頻譜分析儀 ? 這種頻譜分析儀對輸入信號的分析，并不是從時間特性計算得來的，而是由頻域分析直接決定的。幅度已經(jīng)得出，而頻率和幅度要對應(yīng)起來，在某一頻率是什么幅度。從左到右當(dāng)掃描電壓在 OV時，在顯示器上是 0點，對本振信號來說是 F1點，即起始頻率點。 中頻濾波器的帶寬決定了頻譜分析儀的 RBW范圍；即： RBW 是中頻濾波器 3dB 帶寬 ,單點頻信號在頻譜上測試顯示結(jié)果為中頻濾波器的頻響形狀； ? 根據(jù)頻譜分析儀類型不同，中頻濾波器有模擬濾波器、數(shù)字濾波器和 FFT濾波器。當(dāng)采用 FFT濾波器時，頻率非常高的信號不能通過 A/D直接采樣，須經(jīng)過與本振混頻變?yōu)橹蓄l并在時域?qū)ㄐ盘柸? X(t) A/D RAM FFT 對數(shù)放大器 ? 檢波器之前有一個對數(shù)放大器，對數(shù)放大器按照對數(shù)函數(shù)來壓縮信號電平（對于輸入電壓幅度 v,輸出電壓幅度為 logv），這大大減小了由檢波器所檢測的信號電平變化，而同時向用戶提供校準(zhǔn)成用分貝讀數(shù)的對數(shù)垂直刻度，在頻譜分析儀中，由于信號電平大幅度變化，故需要采用對數(shù)刻度 ? 對數(shù)放大器的設(shè)計基于多級解調(diào)原理，將許多個具有固定增益（每一級的增益通常為 10dB） 的單元放大器級聯(lián)起來。由于這樣的濾波器與較長的瞬態(tài)響應(yīng)時間，輸入信號的頻譜應(yīng)通過十分緩慢的本振調(diào)諧變到中頻儀避免幅度誤差。如果由射頻衰減器改變混頻器的輸入電平，頻譜儀產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物電平將依其階數(shù)變化，而 DUT產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物電平保持不變。如果達(dá)到第一級混頻器的輸入電平高出 1dB壓縮點，那么將產(chǎn)生混頻器的非線性失真，使用較小的 RBW時，失真產(chǎn)物就會明顯地顯示出來（他們不會被噪聲淹沒），此時的頻譜測量就不能明確反映被測設(shè)備的真實頻譜。 ? 還有的頻譜儀是不能輸入直流的，否則也會損壞器件。 ? 每增加 10dB的衰減量，顯示的噪聲電平將提高 10dB,所以在保證精度和儀器安全的情況下，盡量不要衰減過大 Sweep Time掃描時間 ? 頻譜分析儀的掃描時間是掃描一次整個頻率量程并完成測量所需要的時間，也稱分析時間，我們一般都希望測量速度越快越好，因此希望掃描時間越短越好，和掃描時間有關(guān)聯(lián)的主要有： span、 RBW和VBW， 而且檢波器的時間常數(shù)對掃描時間也有影響 ? 當(dāng) VBW小于或等于 RBW時， ST＝k span/RBW/VBW， K為濾波器比例系數(shù)，掃描范圍越大，掃描時間越長。如果檢波器時間常數(shù)太大，檢波器就不能及時地跟上包絡(luò)變化的速度，測試時間也必須增加 ? 下圖是掃描時間太短的結(jié)果示意圖：頻率升高，幅值下降 掃頻過快 Display顯示 ? 由于在視頻濾波前的對數(shù)放大器，有壓縮特性，所以在測量范圍內(nèi)，幅值越大，精確度越高，所以在顯示器的 70％～ 90％范圍內(nèi)測量最合適，測試時被測頻譜置于頻譜分析儀顯示屏的 70％～ 90％范圍內(nèi) 70％ 90％ detector mode檢波方式 ? 頻譜分析儀一般都以正峰值作為其主要檢波方式，而把采樣方式作為輔助檢波方式。日常工作中把儀表接地就會有很好的效果，當(dāng)然要有保護(hù)接地會更好。參考源通常采用溫度補(bǔ)償晶體振蕩器和箱控晶體振蕩器，產(chǎn)生的參考頻率收到環(huán)境溫度和操作期間老化的影響 ? 幅度測量精度：其誤差來源主要有頻率響應(yīng)，衰減器誤差，中頻增益誤差，線性誤差，帶寬切換誤差和失配誤差 4 其它 ? 日常接收信號范圍很廣，信號是
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