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傳統(tǒng)頻譜分析儀的前端電路
傳統(tǒng)頻譜分析儀的前端電路是在一定頻寬內(nèi)可調(diào)諧的。當輸入信號經(jīng) 變頻器變頻后,由低通濾波器輸出,濾波器所輸出的數(shù)值就是垂直分量,至于頻率則是水平分量,如此在螢幕上所呈現(xiàn)的座標圖就是輸入信號頻譜圖。由于變頻器可 以達到很寬的頻率(如從30Hz~30GHz),與外部混頻器配合,更可提高到100GHz以上,因此頻譜分析儀是頻率覆蓋率寬的測量儀器之一,不管是 測量連續(xù)信號或調(diào)變信號,頻譜分析儀都是很理想的測量工具。只是傳統(tǒng)頻譜分析儀的缺點在于,它只能測量頻率的幅度,但缺少相位資訊,因此在性質(zhì)上是屬于標 量儀器而不是向量儀器。 新一代頻譜分析儀則是基于快速傅立葉轉(zhuǎn)換(FFT)的量測儀器。透過傅立葉 運算將被測信號分解成分立的頻率分量,進而達到與傳統(tǒng)頻譜分析儀同樣的結果。的頻譜分析儀采用數(shù)位方式,直接由類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器(ADC)對輸入信號 取樣,再經(jīng)傅立葉運算處理后而得到頻譜分布圖。
中頻濾波器的3dB帶寬也稱作分辨力帶寬(RBW)。之所以在頻譜儀上信號不可能顯示為無線細的線,而是有一定的寬度,是因為當調(diào)諧通過信號時,其形狀是頻譜儀自身分辨帶寬(IF濾波器)形狀的顯示。當改變RBW時,就改變了顯示響應的寬度。
RBW越小,其頻率分辨率越高。RBW減小10倍,則減小10倍的噪聲能量到達檢波器,并且顯示的平均噪聲電平將減小10dB,反之相反。噪聲電平變化ΔdB=10log(RBWnew/RBWold)=10log(1kHz/10kHz)=-10dB.
檢波器:它將輸入信號功率轉(zhuǎn)換為輸出視頻電壓,該電壓值對應輸入信號功率。當頻譜分析儀掃頻寬度Span=0時,包絡檢波器將對輸入信號進行解調(diào),作為工作在中心頻率(CF),帶寬為RBW的接收機(時域方式),顯示信號包絡波形。
調(diào)幅系數(shù)m a可以從這兩個參數(shù)算出。當調(diào)制正弦波處于它的正、負值即±1時,將出現(xiàn)包絡電壓Umax=1 ma;和包絡電壓Umin=1-ma.求得調(diào)幅系數(shù)ma=(Umax-Umin)/(Umax Umin)(4-2)式,或ma=(1-Umin/Umax)/(1 Umin/Umax)(4-3)式。將(4-1)式展開得U(t)=ACCos(2πfct) maAc/2[cos2π(fc fm)t cos2π(fc-fm)t](4-4)式。由此可知,在頻域上,調(diào)幅信號U(t)由幅度為Ac的載波和兩個邊帶組成;一個處在fc fm,另一個處在fc-fm,兩者的幅度均為maAc/2,調(diào)制頻率fm是載波與其中一個邊帶的頻率差(邊帶相對載波呈對稱)。幅度差對應于調(diào)幅系數(shù)ma.即相對于載波的邊帶幅度用dB表示為dBc=20log(ma/2),則ma=2&TImes;10dBc/20.