虽是电子专业出身,但在学生期间用频谱仪的次数比较少,连使用都不顺畅更加不会想到去研究它的原理。但现在的工作主要就是检测接收机,每天和频谱仪 接收机各种设备打交道,有必要也很乐意的研究下各个设备的工作原理。
讲解频谱仪原理的书籍有很多,读的第一本是师傅 给我的安捷伦的《频谱分析原理 》
接着又自己看了《R&S的频谱分析原理》,相较于安捷伦 R&S 更加注重从理论分析,个人更喜欢R&S的资料。
最初人们通过示波器看信号的时域波形,但为了查看主信号及谐波等信息,便出现了频域的概念。
频谱仪的发展历程也是一样的,由从时域转换成频域 转换成 直接分析频域 再到最后的 超外差式
1、傅里叶分析仪(FFT分析仪)
信号的频谱是受其时域特性决定的,傅里叶分析仪顾名思义就是对时域信号进行傅里叶变换,将时域信号转换成频域信号进行分析。要对时域信号完全准确的分析,就需要无限期的对时域信号进行分析。由于无法实现,便出现了,对时域信号进行 采样的处理方法。为了保证采样的有效性(能够通过频域恢复时域信号,不产生伪信号),对采样率提出一定要求。
根据香农定理,采样频率至少高于输入信号带宽的2倍。
对于经过低通滤波器的信号,所需的最小采样率是由最高信号频率决定的,采样率至少高于最高信号频率的2倍。
对于时域信号的采集不能是无限的,实际是采用固定的采样数N的,这一过程就 加窗。
对采样值的频谱计算称为 离散傅里叶变换(DFT),这种方法要求 1 ) 信号必须是周期信号 2) 分析时间必须是信号周期的整数倍 否则会出现信号涂抹 即 “泄露效应” 。
实际的应用中限制 FFT分析仪的是 A/D转换器,由于要求 采样频率 , 处理高频信号时 A/D转换器很难实现。
便促进了直接对频域进行分析。
2、 使用可调谐的带通滤波器的频谱分析仪
由于A/D转换器的限制带宽,FFT分析仪仅适合测量低频信号。直接使用可调谐的带通滤波器,将要滤波器通带调谐到欲分析的频率。滤波器的带宽对应 频谱仪的分辨率,带宽越窄 分辨率越低,(可调滤波器的带宽相对于中心频率是个常数,随着中心频率的增加带宽增加,即最小分辨率增加)。要实现窄带的 可调范围覆盖全频段的滤波器是不可能实现的。进而产生了超外差式频谱仪,通过混频将中频固定在一个频率,解决滤波器这一难题。
3. 超外差式频谱仪
----混频器
1,视频滤波(低通滤波器):
用途:频谱仪显示的为信号+底噪,(当视频滤波器的带宽小于,中频滤波器的带宽时,会对显示信号进行平滑处理)视频滤波对于噪声效果较为明显,对大信号影响不大。噪声的平滑程度,随视频滤波带宽/分辨率带宽 的比值增大 而变差。比值小于0.01时效果较好。扫描时间:ST=K(span)/[(RBW)(VBW)]
减小视频滤波带宽可以降低噪声峰值,平均噪声值不变。
2,轨迹平均:对频谱多次扫描,求平均,与平均检波不同。
二、数字中频
低噪放:
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