頻譜分析儀的工作原理和使用方法-在線瀏覽
2024-09-15 18:11本頁面
【正文】 ? 信號經(jīng)過預(yù)選器和低通濾波器進入混頻器。通常我們?nèi)∑洳铑l信號，稱之為中頻信號。 ? 中頻信號經(jīng)檢波和視頻濾波后加到顯示器上進行顯示，視頻濾波器的作用是對顯示屏上所顯示的掃跡進行平均或平滑。為了減小噪聲對信號幅度的影響，要對經(jīng)檢波后的信號進行視頻濾波或視頻平均。 ? 視頻平均是智能頻譜儀為平滑提供的另一種選擇。 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 對數(shù)放大器 帶寬濾波器 步進放大器 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。實際上完全可以利用本振的諧波來與信號混頻，從而大大擴展工作頻段。 ? 鏡像頻率干擾 ? 頻譜儀是一臺超外差式接收機，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。條件時，和都會出現(xiàn)在頻譜儀的顯示屏幕上，這就是鏡像頻率干擾。 ? 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關(guān)鍵技術(shù)。采用上變頻方案，寬頻帶頻譜儀總是被劃分為高低兩個波段。而在低波段采用了高中頻上變頻的方案。從而在這一波段中很好地抑制了鏡頻信號干擾的影響。 ? 諧波響應(yīng) —— 本振的基波和諧波與信號的多個頻率成分進行混頻產(chǎn)生同一中頻。 (最低的頻率和最高的頻率 )。 3 用頻譜儀同時測量兩個不同頻率的信號特性 (動態(tài)范圍與分辨力 )。 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等幅信號的能力。 ? 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。因此中頻濾波器的 3dB帶寬決定了區(qū)別兩個等幅度信號的最小頻率間隔。它通常被規(guī)定為中頻濾波器 60dB帶寬和 3dB帶寬的比值。 選擇性 3 d B6 0 d B6 0 d BBW6 0 d B B W3 d B B W3 d B B WSe l e c ti v i ty = 選擇性 10 kH zR B W = 1 0 kH zR B W = 1 kH zS e l ect i v i t y 15: 110 kH z失真產(chǎn)物60 dB B W = 15 kH z kH z3 dB60 dB 選擇性 ? 實際上，形狀因子表明濾波器特性曲線偏離矩形的程度，也表示它具有排除下邊較小干擾信號或噪聲的能力。 ? 老式的頻譜儀中頻濾波器的選擇性為 25:1。 選擇性 DIGI TA L FIL T ERA N A L OG FI L T ERS P A N 3 kH zR E S B W 1 0 0 H z典型選擇性模擬 15 :1數(shù)字 5:1 剩余調(diào)頻 ? 頻譜儀本振穩(wěn)定度是影響分辨力進一步提高。典型的頻譜儀其剩余調(diào)頻可以達到：開環(huán)本振為1kHz，鎖頻本振為 30Hz，合成本振 1Hz。 ? 相位噪聲被規(guī)定為低于載波 dBc或 dB，只有當(dāng)一個信號離系統(tǒng)噪聲本底足夠高時才能被顯示。 ? 相位噪聲指標(biāo)被歸一化到 1Hz帶寬。因為用等式 50dBc[10log(1kHz/1Hz)]=5030=80dBc。 自適應(yīng)關(guān)系 ? 上面分析的分辨力帶寬都是指在電路處于穩(wěn)態(tài)情況下的指標(biāo)，但是針對頻譜儀使用的實際情況還有一個很重要的因素影響到頻譜儀的有效分辨力，這就是頻譜儀的掃描時間。 ? 分辨力：分辨力帶寬決定了測量時間。 平均噪聲電平 ? 頻譜分析儀的一個最主要的用途是探索并測量低電平信號，頻譜儀的靈敏度就是它能測量的最小信號的度量。 (其中 ,則電阻的噪聲功率譜密度 )。 ? 式中 :fdB整機噪聲系數(shù) 。 ? 靈敏度 /顯示平均噪聲電平值：視頻寬帶 視頻帶寬 (VBW) 視頻帶寬 (VBW) ? 一般視頻帶寬 (VBW)應(yīng)該 (~)分辨力帶寬 (RBW)。 ? 頻譜分析儀的最佳靈敏度應(yīng)該是在最窄的分辨力帶寬，最小的輸入射頻衰減器設(shè)置，以及用足夠的視頻濾波器帶寬的情況下獲得的。 失真度失真產(chǎn)物的增加被視為基波功率的函數(shù)S e c o n d O r d e r : 2 d B / d B o f F u n d a me n t a lT h i r d O r d e r : 3 d B / d B o f F u n d a me n t a l3f 2f 3fP o w e ri n d B2f f2f f1 2 1 2P o w e ri n d B332 12f fTw o T on e I nt erm odH arm o ni c D i st ort i onT h i r d o r d e r d i s t o r t i o nS e c o n d o r d e r d i s t o r t i o n 信號 /噪聲 ? 與失真圖相似，我們也可以畫出一張信號 /噪聲比與輸入功率之間的關(guān)系曲線圖。 ? 與失真圖相似，我們也可以畫出一張信號 /噪聲比與輸入功率之間的關(guān)系曲線圖。 ? 例如，假設(shè)頻譜儀內(nèi)部噪聲為30dB，當(dāng)分辨力帶寬 B=1kHz時，最小可測信號為其靈敏度，DANL=174+30+30=114dBm。 信號 /噪聲 ? 頻譜儀的動態(tài)范圍由三個因素決定 : ? 系統(tǒng)的寬帶噪聲本底 (靈敏度 ) ? 輸入混頻器的失真性能 ? 本地振蕩
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