頻譜分析儀介紹

　　頻譜分析儀 - 工作原理

　　頻譜分析儀頻譜分析儀架構(gòu)猶如時(shí)域用途的示波器，面板上布建許多功能控制按鍵，作為系統(tǒng)功能之調(diào)整與控制，系統(tǒng)主要的功能是在頻域里顯示輸入信號(hào)的頻譜特性。頻譜分析儀依信號(hào)處理方式的不同，一般有兩種類型;實(shí)時(shí)頻譜分析儀(Real-Time Spectrum Analyzer)與掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。實(shí)時(shí)頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號(hào)振幅，其工作原理是針對(duì)不同的頻率信號(hào)而有相對(duì)應(yīng)的濾波器與檢知器(Detector)，再經(jīng)由同步的多任務(wù)掃瞄器將信號(hào)傳送到CRT 屏幕上，其優(yōu)點(diǎn)是能顯示周期性雜散波(PeriodicRandom Waves)的瞬間反應(yīng)，其缺點(diǎn)是價(jià)昂且性能受限于頻寬范圍、濾波器的數(shù)目與最大的多任務(wù)交換時(shí)間(Switching Time)。

　　頻譜分析儀 - 技術(shù)指標(biāo)

　　頻譜分析儀頻譜分析儀的主要技術(shù)指標(biāo)有頻率范圍、分辨力、分析譜寬、分析時(shí)間、掃頻速度、靈敏度、顯示方式和假響應(yīng)。

　　頻率范圍：頻譜分析儀進(jìn)行正常工作的頻率區(qū)間。現(xiàn)代頻譜儀的頻率范圍能從低于1赫直至300吉赫。

　　分辨力：頻譜分析儀在顯示器上能夠區(qū)分最鄰近的兩條譜線之間頻率間隔的能力，是頻譜分析儀最重要的技術(shù)指標(biāo)。分辨力與濾波器型式、波形因數(shù)、帶寬、本振穩(wěn)定度、剩余調(diào)頻和邊帶噪聲等因素有關(guān)，掃頻式頻譜分析儀的分辨力還與掃描速度有關(guān)。分辨帶寬越窄越好。現(xiàn)代頻譜儀在高頻段分辨力為10～100赫。

　　分析譜寬：又稱頻率跨度。頻譜分析儀在一次測(cè)量分析中能顯示的頻率范圍，可等于或小于儀器的頻率范圍，通常是可調(diào)的。

　　分析時(shí)間：完成一次頻譜分析所需的時(shí)間，它與分析譜寬和分辨力有密切關(guān)系。對(duì)于實(shí)時(shí)式頻譜分析儀,分析時(shí)間不能小于其最窄分辨帶寬的倒數(shù)。

　　掃頻速度：分析譜寬與分析時(shí)間之比，也就是掃頻的本振頻率變化速率。

　　靈敏度：頻譜分析儀顯示微弱信號(hào)的能力，受頻譜儀內(nèi)部噪聲的限制，通常要求靈敏度越高越好。動(dòng)態(tài)范圍指在顯示器上可同時(shí)觀測(cè)的最強(qiáng)信號(hào)與最弱信號(hào)之比。現(xiàn)代頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)80分貝。

　　顯示方式：頻譜分析儀顯示的幅度與輸入信號(hào)幅度之間的關(guān)系。通常有線性顯示、平方律顯示和對(duì)數(shù)顯示三種方式。

　　假響應(yīng)：顯示器上出現(xiàn)不應(yīng)有的譜線。這對(duì)超外差系統(tǒng)是不可避免的，應(yīng)設(shè)法抑止到最小，現(xiàn)代頻譜分析儀可做到小于-90分貝毫瓦。

　　頻譜分析儀 - 訊息處理過程

　　頻譜分析儀在量測(cè)高頻信號(hào)時(shí)，外差式的頻譜分析儀混波以后的中頻因放大之故，能得到較高的靈敏度，且改變中頻濾波器的頻帶寬度，能容易地改變頻率的分辨率，但由于超外差式的頻譜分析儀是在頻帶內(nèi)掃瞄之故，因此，除非使掃瞄時(shí)間趨近于零，無法得到輸入信號(hào)的實(shí)時(shí)(Real Time)反應(yīng)，故欲得到與實(shí)時(shí)分析儀的性能一樣的超外差式頻譜分析儀，其掃瞄速度要非常之快，若用比中頻濾波器之時(shí)間常數(shù)小的掃瞄時(shí)間來掃瞄的話，則無法得到信號(hào)正確的振幅，因此欲提高頻譜分析儀之頻率分辨率，且要能得到準(zhǔn)確之響應(yīng)，要有適當(dāng)?shù)膾呙樗俣?。若用比中頻濾波器之時(shí)間常數(shù)小的掃描時(shí)間來掃描的話，則無法得到信號(hào)的正確振幅。因此，欲提高頻譜分析儀之頻率分辨率，且要得到準(zhǔn)確之響應(yīng)，要有適當(dāng)?shù)膾呙瓒?。由以上之?dāng)⑹?，可以得知超外差式頻譜分析儀無法分析瞬時(shí)信號(hào)(TransientSignal)或脈沖信號(hào)(Impulse Signal)的頻譜，而其主要應(yīng)用則在測(cè)試周期性的信號(hào)及其它雜散信號(hào)(Random Signal)的頻譜。頻譜分析儀系統(tǒng)內(nèi)部及面板顯示的特性，一般本地振蕩器輸出信號(hào)的頻率均高于中頻信號(hào)的頻率，振蕩器輸出信號(hào)的頻率可被調(diào)整在諧波之頻率，亦即?IN=n??LO±?I F n=1, 2, 3.......(2)由式(2)得知，頻譜分析儀的信號(hào)量測(cè)范圍，無形中己被拓寬，低于或高于本地振蕩器或其它諧波頻率的輸入信號(hào)，均能被混波產(chǎn)生中頻。延伸輸入信號(hào)頻率的混波原理，其中縱軸代表輸入信號(hào)(?IN)，橫軸代表本地振蕩頻率(?LO)，正負(fù)整數(shù)代表公式(2)中頻放大器對(duì)應(yīng)的正負(fù)號(hào)。由式(2)得知，頻譜分析儀的信號(hào)量測(cè)范圍，無形中己被拓寬，低于或高于本地振蕩器或其它諧波頻率的輸入信號(hào)，均能被混波產(chǎn)生中頻。延伸輸入信號(hào)頻率的混波原理 所示，其中縱軸代表輸入信號(hào)(?IN)，橫軸代表本地振蕩頻率(?LO)，圖中的正負(fù)整數(shù)代表公式(2)中頻放大器對(duì)應(yīng)的正負(fù)號(hào)。