頻譜分析儀的工作原理和使用方法-文庫吧資料
2024-08-18 18:11本頁面
【正文】 大器的中頻濾波器中頻帶寬內(nèi)的噪聲能量，因此最低的顯示噪聲平均電平對應(yīng)于最窄的分辨力帶寬。 ? B接收機(jī) 3dB帶寬 (以 Hz為單位 ) Bf d Bd B mP in l o g101 7 4 ???? 視頻帶寬 (VBW) ? 視頻帶寬 (VBW)不影響頻譜分析儀的頻率分辨力，也不能改進(jìn)靈敏度，但是它可以改善低信 /噪比測量的鑒別性和重復(fù)性。一個理想完美的接收機(jī)將不再在熱噪聲功率的基礎(chǔ)上再疊加任何噪聲功率，根據(jù)接收機(jī)理論，最小可測量的信號電平由下式?jīng)Q定。理論上一個 50Ω電阻負(fù)載的熱噪聲功率譜密度為 174dBm。 自適應(yīng)關(guān)系 動態(tài)范圍 ? 動態(tài)范圍是頻譜儀在測量信號幅度方面的一個主要技術(shù)性能，它的定義是在給定的測量精度的條件下，頻譜儀能夠測量的同時存在于輸入端的最大信號與最小信號之比，它表征了測量同時存在的兩個信號幅度差的能力。 ? 如果頻率變化率（即掃描速度）太快，某頻率分量尚未達(dá)到穩(wěn)定的幅度值，便變成了另一個頻率，以至在各個頻率上都達(dá)不到應(yīng)有的幅度，輸出波形比起中頻濾波器的曲線（亦即在慢速掃頻時的顯示）有明顯的壓低，展寬和滯后（如圖所示）。將50dBc/1kHz RBW歸一化到 80dBc/1Hz。因此如果我們需要測量一個離開載波 10kHz、比載波低 50dB的信號，RBW為 1kHz，我們就要求頻譜儀系統(tǒng)本身的相噪指標(biāo)為偏離載波 10kHz,相噪為 80dBc/Hz。 ? 由于系統(tǒng)相位噪聲曲線實際上覆蓋了一個較小的信號，因此頻譜儀上還是不能顯示出另一個小信號。 剩余調(diào)頻 剩余調(diào)頻“ 涂抹 ” 了信號 剩余調(diào)頻 噪聲邊帶能擬制不平衡信號的分辨相位噪聲 邊帶噪聲 (相位噪聲 ) ? 邊帶噪聲影響到近端 (對載波而言 )低電平信號的分辨。本振的短期不穩(wěn)定度表現(xiàn)為剩余調(diào)頻?，F(xiàn)代頻譜儀中所設(shè)計的模擬濾波器采用同步調(diào)諧式，具有 4個以上的極點，幅頻特性呈高斯分布，高質(zhì)量的頻譜儀其選擇性可以達(dá)到 15:1~11:1。波形因子越小，曲線越接近矩形，顯示出的譜線下端越清晰， 60dB帶寬也是能否分辨大譜線近旁的小譜線的決定因素，位于 60dB帶寬以內(nèi)的小譜線顯然會被曲線的“下擺”部分掩蓋。兩個幅度相差 60dB的不等幅度信號的頻率間隔至少是60dB帶寬一半的情況下才能分辨出小信號，因此選擇性是分辨不等幅信號的關(guān)鍵參數(shù)。 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不等幅度信號的能力，也叫形狀因子。濾波器的帶寬通常由 3dB(功率 )或 6dB(電壓 )點描述，帶寬越小，分辨力就越高。 ? 理論上講被測信號以譜線的形式顯示在頻譜儀的顯示屏上，但是實際上信號是不能為一條無限窄的譜線，它有一定的寬度和形狀。 4 用頻譜儀測量不確定度 (包括幅度和頻率 )。 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 )。 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 ? 動態(tài)范圍 ? 靈敏度 ? 視頻帶寬 (VBW) ? 信號 /失真 ? 信號 /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，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。 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混頻產(chǎn)生同一中頻。對于低波段 (9kHz~)，本振為 (4~8)GHz，第一中頻為 。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。 ? (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。 ? 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。如圖所示只要滿足 。 ? 鏡像頻率干擾 ? 頻譜儀是一臺超外差式接收機(jī)，它的混頻器是寬帶的，因此在用頻譜儀測量信號時除了出現(xiàn)所需的信號頻率譜線外，還會顯示出不需要的鏡像頻譜。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)。它對多次掃描的數(shù)據(jù)逐點進(jìn)行平均，因此顯示的譜線更加平滑。 ? 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，視頻電路的響應(yīng)已經(jīng)跟不上中頻電路信號的變化，因此對所顯示的信號就進(jìn)行了平均和平滑，兩者之間的比值越小，平滑的效果越好。 ? 頻譜儀所顯示的譜線是被測信號疊加上頻譜儀內(nèi)部的噪聲的總效應(yīng)。 ? 中頻濾波器濾出中頻信號并進(jìn)行放大。 ? 信號經(jīng)過混頻后，在其輸出端有原來的信號、本振信號，兩個輸入信號的和頻信號 /差頻信號，以及其他高次諧波信號。 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電平，已防止發(fā)生混頻壓縮和失真。 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 。由于掃頻寬度不大，故又稱窄帶頻譜儀。它又可以分為掃中頻和掃高頻 (掃前端 )兩種。這樣，水平軸就可以用于表示頻率。隨著中心頻率的移動，依次選出的被測信號各頻譜分量，再經(jīng)濾波器和視頻放大后加到顯示器的垂直偏轉(zhuǎn)電路。由于取樣與A/D轉(zhuǎn)換速度的限制，快速付里葉變換 (FFT)式頻譜分析儀無法
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