频谱仪的作用原理是什么?【干货篇】_四川综测科技有限公司

发布时间 : 2020-08-14  浏览次数 :

频谱仪作为工业最常用的测试测量仪器之一,与工程相关的人都应该对其了解并熟知,那频谱仪的作用原理是什么?下面由四川综测为你介绍关于频谱仪的作用原理吧。


频谱仪的作用

  通常工程师要对即将传输或者已经接收的信号进行分析,以获取工程师们所需要的信息。

频谱仪的作用原理

  对于时域(时间和幅值)的分析我们通常采用示波器,获取信号的幅度、周期、频率等信息;对于频域(频率和幅值)的分析我们通常采用频谱分析仪,获取信号的频率、功率、谐波、噪声等信息;剩下的则是时间和频率的域,我们称之为矢量域,我们可以通过适量分析仪获取信号的幅度误差、矢量误差、相位误差等信息。现在的许多频谱分析仪也兼有矢量分析仪的功能。


频谱仪的作用原理

  输入信号经衰减器以限制信号幅度,经低通输入滤波器滤除不需的频率,然后经混频器与本振(LO)信号混频将输入信号转换到中频(IF)。


  LO的频率由扫频发生器控制。随着LO频率的改变,混频器的输出信号(它包括两个原始信号,它们的和、差及谐波,)由分辨力带宽滤波器滤出本振比输入信号高的中频,并以对数标度放大或压缩。


  然后用检波器对通过IF滤波器的信号进行整流,从而得到驱动显示垂直部分的直流电压。


  随着扫频发生器扫过某一频率范围,屏幕上就会画出一条迹线。该迹线示出了输入信号在所显示频率范围内的频率成分。


针对以上名词解释拓展:

  输入衰减器:保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性,以减小失配误差;保护混频器及其它中频处理电路,防止部件损坏和产生过大的非线性失真。


  本振(LO):它是一个压控振荡器,其频率是受扫频发生器控制的。其频率稳定度锁相于参考源。


  混频器:完成信号的频谱搬移,将不同频率输入信号变换到相应中频。在低频段(《3GHz)利用高混频和低通滤波器抑制镜像干扰;在高频段(》3GHz)利用带通跟踪滤波器抑制镜像干扰。


  扫频发生器:除了控制本振频率外,它也能控制水平偏转显示,锯齿波扫描使频谱仪屏幕上从左到右显示信号,然后重复这个扫描不断更新迹线。扫频宽度(Span)是从左fstart到右fstop10格的频率差,例如:Span=1MHz,则100kHz/div.

频谱仪的作用

  中频放大器:其增益和衰减器设置值连动工作,即当输入衰减10dB时,则中频增益同时增加10dB,使输入信号电平保持不变。屏幕顶格线参考电平间接设置中频增益值。当参考电平↑(或↓)10dB,则增益↓(或↑)使信号↓移(或↑移)10dB,即改变信号显示位置,但信号幅度保持不变。


  当输入衰减增加10dB时,信噪比减小10dB.这是因为输入衰减在混频器之前,只对信号电平进行衰减,而噪声是混频以后产生的,为保证输入信号电平不变,混频后的信号要相应地放大10dB,这样噪声也就跟着相应地放大,即噪声电平增加10dB.


  中频滤波器:也称分辨力带宽滤波器,用来分辨不同频率的信号。它只允许本振信号减去输入信号的差频等于中频时,才能通过中频滤波器,最后在屏幕上显示。其它干扰信号将被抑制掉。


  RBW越小,其频率分辨率越高。RBW减小10倍,则减小10倍的噪声能量到达检波器,并且显示的平均噪声电平将减小10dB,反之相反。


  检波器:它将输入信号功率转换为输出视频电压,该电压值对应输入信号功率。当频谱分析仪扫频宽度Span=0时,包络检波器将对输入信号进行解调,作为工作在中心频率(CF),带宽为RBW的接收机(时域方式),显示信号包络波形。


  视频滤波器:是平滑噪声显示的。


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