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频谱分析仪的作用以及使用功能介绍

2017-10-13
类别:基础知识
eye 362
文章创建人 拍明
  一、频谱分析仪原理- -简介

  频谱分析仪,英文名称为Spectrum Analyzer,又称为分析示波器、频域示波器、跟踪示波器、谐波分析器、傅里叶分析仪、频率特性分析仪等,是一种对电信号频谱结构进行研究的仪器装置,是对无线电信号进行测量的必用设备,可用于调制度、信号失真度、频率稳定度等电信号参数的测量,也可用于滤波器、放大器等电路系统参数的测量,在电子产品的研发、生产、检验等各个环节都得到了广泛的应用,被称为工程师的射频万用表

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  二、频谱分析仪原理- -分类

  频谱分析仪根据信号处理方式的不同可分为实时分析式频谱分析仪(Real-Time Spectrum Analyzer)和扫频式频谱分析仪(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)两种。其中,实时分析式频谱分析仪可在被测信号发生后立即对其进行分析并将分析结果显示出来,适用于持续时间短且不重复的信号;而扫频式频谱分析仪需对被测信号进行多次取样以完成分析,适用于持续时间长且具有周期性的信号。接下来我们就对这两种频谱分析仪的原理分别加以介绍。

  三、实时分析式频谱分析仪原理

  实时分析式频谱分析仪针对不同频率的被测信号有着不同的滤波器和检知器,当接收到被测信号后,首先经过与其相对应的滤波器对干扰信号进行过滤;其次,经过与其相对应的检知器对信号的频谱结构进行分析;最后,通过多工扫描器将分析所得结果输送至显示仪器上显示出来。实时分析式频谱分析仪具有实时的特点,但其频带受限,且价格较贵,因此应用范围较窄。

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  四、扫频式频谱分析仪原理

  扫频式频谱分析仪具有和超外差式接收机相类似的结构,首先,被测信号经过衰减器到达混频器中;其次,本地振荡器产生与被测信号同振幅同频率的信号并加入混频器中与被测信号进行混频;最后,将混频后产生的中频信号进行放大并经滤波器检波器传送至显示器中,我们便可以直观的看到被测信号振幅与频率的对应关系。由于扫频式频谱分析仪频带无限制且成本较低,因此具有较实时分析式频谱分析仪更广泛的应用。

  频谱分析仪的面板上布建许多功能控制按键,作为系统功能之调整与控制,系统主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。

  频谱分析仪依信号处理方式的不同,一般有两种类型;

  1.实时频谱分析仪(Real-Time Spectrum Analyzer)与扫瞄调谐频谱分析仪(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。

  2.实时频率分析仪的功能为在同一瞬间显示频域的信号振幅,其工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器(Detector),再经由同步的多任务扫瞄器将信号传送到CRT 屏幕上,其优点是能显示周期性杂散波(PeriodicRandom Waves)的瞬间反应,其缺点是价昂且性能受限于频宽范围、滤波器的数目与最大的多任务交换时间(Switching Time)。

  影响信号反应的重要部份为滤波器频宽,滤波器之特性为高斯滤波器(Gaussian-Shaped Filter),影响的功能就是量测时常见到的解析频宽(RBW, Resolution Bandwidth)。RBW 代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低频宽差异,两个不同频率的信号频宽如低于频谱分析仪的RBW,此时该两信号将重迭,难以分辨,较低的RBW 固然有助于不同频率信号的分辨与量测,低的RBW 将滤除较高频率的信号成份,导致信号显示时产生失真,失真值与设定的RBW 密切相关,较高的RBW 固然有助于宽带带信号的侦测,将增加噪声底层值(Noise Floor),降低量测灵敏度,对于侦测低强度的信号易产生阻碍,因此适当的RBW 宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。

  最常用的频谱分析仪是扫瞄调谐频谱分析仪,其基本结构类似超外差式接收器,工作原理是输入信号经衰减器直接外加到混波器,可调变的本地振荡器经与CRT 同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率,经混波器与输入信号混波降频后的中频信号(IF)再放大、滤波与检波传送到CRT 的垂直方向板,因此在CRT 的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系,信号流程架构。频谱分析仪架构犹如时域用途的示波器。


责任编辑:Davia

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标签: 频谱分析仪

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