譜分析儀工作原理-資料下載頁
2025-06-23 16:44本頁面
【正文】 它的二次諧波失真信號的功率是固定的，差值也是固定的。可以看出，當(dāng)功率降低越低，動態(tài)范圍就越大。三次諧波更是如此。由此得出，混頻器輸入的功率越小，其動態(tài)范圍就越大。對于小信號的測量還有一個影響因素是它的噪聲底。一個被測信號在儀器本身的失真范圍之下是不可測的，若隱含在儀器本身的噪聲底之下也是無法檢測的。那么噪聲底由誰來決定？噪聲底的第一個因素是衰減量（見圖16）。當(dāng)衰減器的衰減量為10dB時，我們可以看到這些噪聲曲線，同時看到一個小信號。當(dāng)衰減量變成20dB，噪聲底會抬高10dB，小信號就會被覆蓋在平均噪聲功率之下，變成不可測量。所以衰減量會影響儀器的噪聲底，并降低了信噪比。所以要用盡可能小的輸入衰減以獲得最好的信噪比。 在實際的測量中，顯示的信號電平不會隨衰減的增加而下降。這是因為當(dāng)衰減降低了加到檢波器的信號電平時，中頻放大器會增加10dB來補償這個損失，這使熒光屏上的信號幅度保持不變。但噪聲電平被放大、增加了10dB。 另一個因素是中頻濾波器的帶寬（見圖17），帶寬越寬，進(jìn)來的噪聲越多，功率當(dāng)然也就越高。帶寬降低10倍，噪聲功率也會降低10倍；帶寬降低100倍，噪聲功率也會降低100倍。BW從100kHz變成10KHz，其噪聲平均顯示電平會降低10dB。 所以說頻譜儀的噪聲是在一定的分辨帶寬下定義的。廣義上說，頻譜分析儀的最低噪聲電平是在最小分辨率帶寬下得到的。 當(dāng)頻譜儀設(shè)置的分辨帶寬以及衰減量固定時，那么它的噪聲底也就固定了。這時信號的檢測能力也決定了。當(dāng)小信號低于噪聲底時就不可測量，高于噪聲底就變得可測。這個測量范圍就是被測信號與噪聲底的比值。信號若比噪聲底高10dB，可測范圍就是10dB。這一信噪比我們置于縱坐標(biāo)上，輸入功率在橫坐標(biāo)上。（見圖18）當(dāng)噪聲底固定的話，假設(shè)把BW設(shè)置在1kHz時，衰減量不變，那么它的噪聲是不變的，這時設(shè)輸入功率為40dB，信噪比是75dB。當(dāng)輸入功率為30dB時，信噪比為85dB。從此看出，信號的降低，信噪比是降低的。噪聲底對動態(tài)范圍的影響。把信號對噪聲和信號對失真的曲線置于同一坐標(biāo)系上，橫坐標(biāo)是輸入功率，縱坐標(biāo)是動態(tài)范圍（見圖19）。最大的動態(tài)范圍處于曲線的交點。這時內(nèi)部產(chǎn)生的失真電平等于顯示的平均噪聲電平。 頻譜儀是否產(chǎn)生了失真？我們可以通過改變衰減器來判斷。輸入兩個信號F1和F1+10k，當(dāng)衰減量增大，混頻器的輸入功率降低，理論上失真也會降低。如果我們看到這些信號是降低的話，說明失真信號是頻譜儀內(nèi)部產(chǎn)生的；如果不變，那么它是外來的信號（見圖20）。這是因為在調(diào)節(jié)衰減器的衰減量時，它后面有一個放大補償（本文前面曾講過）。所以頻譜儀顯示的外來失真信號是不變的，但自身的失真會有明顯的變化。這個方法可簡單明確的看出頻譜儀是否工作在失真狀態(tài)。 在測量時為了使噪聲曲線平滑，在檢波之后，放置了一個低通濾波器，即視頻濾波器。這就是BW鍵中VBW軟鍵的設(shè)置（見圖21）。它的作用是將檢測信號中的高頻部分濾掉，使我們從顯示屏上看到一個光滑的曲線。這對小信號的測量是非常有效的，它可使讀數(shù)更為穩(wěn)定。 最后談一下靈敏度。簡單地說，靈敏度就是最小可檢測信號，定義為在一定分辨帶寬下顯示的平均噪聲電平?！捌骄本褪亲銐蛘囊曨l帶寬VBW，去平均信號加噪聲或噪聲（見圖22）。若一信號的電平等于顯示的平均電平，它將以近似3dB突起顯示在平均噪聲電平之上。這一信號被認(rèn)為是最小的可測量信號電平。 如果要使頻譜分析儀得到最好的靈敏度，有以下三個方法： 1. 最窄的分辨率帶寬； 2. 最小的輸入衰減； 3. 視頻帶寬VBW應(yīng)是分辨率帶寬的百分之一。 但是最好的靈敏度可能與其它測量設(shè)置有矛盾，如測量時間大增，0dB的衰減會增加輸入的駐波比，降低測量精度。 總之，頻譜儀的最佳工作狀態(tài)是由諸多因素、參數(shù)決定的，不能片面追求某一指標(biāo)的完美，需統(tǒng)籌考慮，對本文所述的基本因素和所要作的測量類型進(jìn)行分析，盡力趨向于完美的組合。如對小信號測量，要提高靈敏度，對失真測量要調(diào)節(jié)衰減，同時要會判斷頻譜分析儀的工作狀態(tài)等等。這在我們實際的工作中會遇到并要細(xì)心實踐。 11 / 11
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