現(xian)代(dai)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)已(yi)經(jing)得(de)到(dao)許(xu)多(duo)綜(zong)合(he)利(li)用(yong)，從(cong)研(yan)究(jiu)開(kai)發(fa)到(dao)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)，到(dao)現(xian)場(chang)維(wei)護(hu)。新(xin)型(xing)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)已(yi)經(jing)改(gai)名(ming)叫(jiao)信(xin)號(hao)分(fen)析(xi)儀(yi)，已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)價(jia)值(zhi)的(de)實(shi)驗(yan)室(shi)儀(yi)器(qi)

，能(neng)夠(gou)快(kuai)速(su)觀(guan)察(cha)大(da)的(de)頻(pin)譜(pu)寬(kuan)度(du)，然(ran)後(hou)迅(xun)速(su)移(yi)近(jin)放(fang)大(da)來(lai)觀(guan)察(cha)信(xin)號(hao)細(xi)節(jie)已(yi)受(shou)到(dao)工(gong)程(cheng)師(shi)的(de)高(gao)度(du)重(zhong)視(shi)。在(zai)製(zhi)造(zao)領(ling)域(yu)，測(ce)量(liang)速(su)度(du)結(jie)合(he)通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)機(ji)來(lai)存(cun)取(qu)數(shu)據(ju)的(de)能(neng)力(li)，可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)
，精(jing)確(que)和(he)重(zhong)複(fu)地(di)完(wan)成(cheng)一(yi)些(xie)極(ji)其(qi)複(fu)雜(za)的(de)測(ce)量(liang)。

 

有兩種技術方法可完成信號頻域測量（統稱為頻譜分析）。

 

1．FFT分析儀 用數值計算的方法處理一定時間周期的信號，可提供頻率

；幅度和相位信息。這種儀器同樣能分析周期和非周期信號。FFT 的特點是速度快
；精度高

，但其分析頻率帶寬受ADC采樣速率限製，適合分析窄帶寬信號。

 

2．掃頻式頻譜分析儀可分析穩定和周期變化信號，可提供信號幅度和頻率信息，適合於寬頻帶快速掃描測試。

 

圖1  信號的頻域分析技術

 

 

快速傅立葉變換可用來確定時域信號的頻譜。信號必須在時域中被數字化
，然後執行FFT算法來求出頻譜。一般FFT分析儀的結構是：shuruxinhaoshouxiantongguoyigekebianshuaijianqi
，yitigongbutongdeceliangfanwei
，ranhouxinhaojingguoditonglvboqi，chuquchuyuyiqipinlvfanweizhiwaidebuxiwangdegaopinfenliang，zaiduiboxingjinxingquyangjimonidaoshuzizhuanhuan，zhuanhuanweishuzixingshihou，yongweichuliqi（或其他數字電路如FPGA,DSP）接收取樣波形，利用FFT計算波形的頻譜，並將結果記錄和顯示在屏幕上。

 

FFT分fen析xi儀yi能neng夠gou完wan成cheng多duo通tong道dao濾lv波bo器qi式shi同tong樣yang的de功gong能neng，但dan無wu需xu使shi用yong許xu多duo帶dai通tong濾lv波bo器qi，它ta使shi用yong數shu字zi信xin號hao處chu理li來lai實shi現xian多duo個ge獨du立li濾lv波bo器qi相xiang當dang的de功gong能neng。從cong概gai念nian上shang講jiang，FFT方法是簡單明確的：對信號進行數字化，再計算頻譜。實際上
，為了使測量具有意義，還需要考慮很多因素。

 

FFT的實質是基帶變換，換句話說
，FFT的頻率範圍總是從0Hz開始並延伸到某個最高頻率處。這對需要分析較窄頻帶（不是從直流開始）的測量情況可能是一個重大限製。例如
，FFT分析儀具有取樣頻率，FFT的頻率範圍是0Hz到128KHz。若N=1024，則頻率分辨力將是，故不能分辨間隔小於250Hz的譜線。

 

提高頻率分辨力的一種方法是增大時間記錄中的取樣點數N，這也增大FFT輸出的節點數。不過，問題在於，這會增加FFT所要處理的數組長度，從而增加計算時間。FFT算法的計算時間往往限製了儀器的性能（比如屏幕刷新速度），所以增加FFT的長度往往是可取的。

 

另一種方法是使用數字下變頻器，對於帶限信號，進行數字下變頻
，這樣等效降低了采樣速率，可以提高頻率分辨力。ADC的(de)輸(shu)出(chu)與(yu)數(shu)字(zi)正(zheng)弦(xian)波(bo)相(xiang)乘(cheng)，借(jie)助(zhu)數(shu)字(zi)混(hun)頻(pin)使(shi)數(shu)字(zi)正(zheng)弦(xian)波(bo)的(de)頻(pin)率(lv)降(jiang)低(di)。再(zai)用(yong)數(shu)字(zi)濾(lv)波(bo)器(qi)進(jin)行(xing)濾(lv)波(bo)，數(shu)字(zi)濾(lv)波(bo)器(qi)通(tong)過(guo)利(li)用(yong)適(shi)當(dang)的(de)抽(chou)選(xuan)因(yin)子(zi)來(lai)形(xing)成(cheng)適(shi)當(dang)的(de)頻(pin)率(lv)間(jian)隔(ge)
，這(zhe)個(ge)帶(dai)寬(kuan)可(ke)以(yi)做(zuo)得(de)很(hen)窄(zhai)
，可(ke)以(yi)形(xing)成(cheng)窄(zhai)到(dao)1Hz的頻率間隔和頻率分辨力。

 

圖2  在FFT分析儀中利用數字混頻器可以為頻變分析提供頻帶選擇

 

 

頻譜儀就是采用掃頻式原理來完成信號的頻域測試。

 

頻譜分析儀的功能是要分辨輸入信號中各個頻率成份並測量各頻率成份的頻率和功率。為完成以上功能，在掃描-調諧頻譜分析中采用超外差方式
，它能提供寬的頻率覆蓋範圍
，同時允許在中頻（IF）進行信號處理。圖3是超外差式掃頻頻譜分析儀的結構框圖。

 

輸入信號進入頻譜儀後與本振（LO）混頻，當混頻產物等於中頻（IF）時，這個信號送到檢波器，檢波器輸出視頻信號通過放大
、采樣

、數字化後決定CRT顯示信號的垂直電平。掃描振蕩器控製CRT顯示的水平頻率軸和本地振蕩器調諧同步，它同時驅動水平CRT偏轉和調諧LO。

 

頻譜分析儀依靠中頻濾波器分辨各頻率成份，檢波器測量信號功率

，依靠本振和顯示橫坐標的對應關係得到信號頻率值。

 

這種掃描- 調諧分析儀的工作原理正象你家中的調幅（AM）接收機

，隻是調幅接收機的本振不是掃描的，而是用刻度旋鈕人工進行調諧；另外不是用顯示器顯示信息而是用揚聲器。

 

圖3  掃頻超外差式頻譜分析儀的簡化框圖

 

jiyusaomiaoshigongzuoyuanli，dangshuruxinhaoweidandianpinxinhaoshi，gaixinhaoxuhesaomiaobenzhenxinhaojinxinghunpin
，zheyangzhongpinxinhaoyeweipinlvbianhuadesaopinxinhao，gaisaopinxinhaotongguozhongpinlvboqihejianboqihoushuchuboxingweizhongpinlvboqipinxiangxingzhuang。

 

圖4 掃頻式頻譜分析儀的測量過程

 

 

輸入衰減器是信號在頻譜儀中的第一級處理，頻譜分析儀輸入衰減器功能包含以下方麵：

 

1. 保證頻譜儀在寬頻範圍內保持良好匹配特性；

 

2 .保護混頻及其它中頻處理電路。防止部件損壞和產生過大非線性失真。

 

一般頻譜分析儀衰減器衰減範圍為：0~65dB; 可按照5dB步進變化。當改變輸入衰減器設置時，信號電平會受到影響。如衰減值由10dB變為20dB
，信號幅度人為被減小10dB，相(xiang)應(ying)檢(jian)波(bo)輸(shu)出(chu)也(ye)會(hui)降(jiang)低(di)，為(wei)補(bu)償(chang)該(gai)變(bian)化(hua)，頻(pin)譜(pu)儀(yi)內(nei)部(bu)會(hui)利(li)用(yong)放(fang)大(da)器(qi)補(bu)償(chang)衰(shuai)減(jian)影(ying)響(xiang)。所(suo)以(yi)當(dang)在(zai)改(gai)變(bian)衰(shuai)減(jian)器(qi)設(she)置(zhi)時(shi)，輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)在(zai)頻(pin)譜(pu)儀(yi)上(shang)的(de)顯(xian)示(shi)並(bing)不(bu)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)。

 

儀表自動設置衰減器件的原則是保證：

 

輸入信號電平－衰減器設置<=混頻器工作電平

 

可以注意一下儀表的這幾個參數值是否滿足上式的關係。

 

所以
，當改變儀表輸入衰減器設置時
，其內部衰減器和中頻放大器會發生變化。中頻放大器決定信號在屏幕上的顯示位置。

 

頻譜儀工作時，其中頻放大器增益和衰減器設值連動工作，當改變輸入衰減器設置時
，輸入信號顯示電平並不會發生變化。

 

 

混頻器完成信號的頻譜搬移，將不同頻率輸入信號變換到相應頻率。在混頻過程中會存在鏡相幹擾問題。

 

 

 

這樣帶來的測量問題就是頻譜儀的一個中頻信號顯示不能判斷是760MHz信號還是800MHz信號的響應。

 

頻譜儀需采用相應方法來解決這個問題。頻譜分析儀利用兩種方法解決該問題。

 

1.在低頻率段(<3GHz)
，利用高混頻和低通濾波器抑製幹擾。

 

2.在高頻率段(>3GHz)，利用帶通跟蹤濾波器抑製幹擾。

 

圖5  典型頻譜分析儀的變頻處理過程

 

 

中頻濾波器是譜分析儀中關鍵部件，頻譜分析儀主要依靠該濾波器來分辯不同頻率信號，頻譜儀許多關鍵指標（測量分辨率、測量靈敏度
、測量速度、測量精度等）都和中頻濾波器的帶寬和形狀有關。

 

中頻濾波器通常由LC濾lv波bo器qi，晶jing體ti濾lv波bo器qi或huo數shu字zi濾lv波bo器qi的de組zu合he實shi現xian。形xing狀zhuang因yin素su和he濾lv波bo器qi類lei型xing是shi說shuo明ming這zhe些xie濾lv波bo器qi特te性xing的de重zhong要yao因yin素su。形xing狀zhuang因yin素su為wei濾lv波bo器qi是shi如ru何he選xuan擇ze的de一yi個ge測ce度du，通tong常chang規gui定ding為wei3dB/60Dbk寬度之比，比值表示出如何在3dB帶寬內的大信號附件分辨小1百萬倍（-60dB）的信號。這類濾波器對頻譜分析儀的性能有重大影響，雖然某些濾波器類型如Butterworth巴特沃茲濾波器或Chebychev切比雪夫濾波器具有優良的選擇性（信號分離的能力），以及高斯濾波器和同步調諧濾波器具有較好的時域性能（較好的掃描幅度精度），但最終應用哪種濾波器屬最佳將起重大作用。優良的形狀因素性能對緊靠在一起的信號提供較好的分辨率。較好的時域性能（無過衝）提供了更快的掃描速度和良好的幅度精度。

 

 

對dui數shu放fang大da器qi以yi對dui數shu方fang式shi處chu理li輸shu入ru信xin號hao，允yun許xu有you大da的de待dai測ce量liang和he小xiao的de待dai測ce量liang同tong步bu易yi顯xian示shi和he分fen辨bian。實shi現xian這zhe種zhong壓ya縮suo的de一yi種zhong方fang法fa是shi構gou建jian增zeng益yi隨sui信xin號hao幅fu度du而er變bian化hua的de放fang大da器qi。在zai低di電dian平ping信xin號hao下xia

，增zeng益yi可ke能neng為wei10dB，而在較大的幅度下
，增益下降到0。為了獲得所需的對數範圍，必須將若幹這類放大器進行級聯。對數放大器通常具有約70dB到超過100dB的範圍。除對數範圍外，逼真度（對數壓縮與對數曲線相符的接近程度）是應考慮的重要因素，這個誤差將直接反映測量的幅度誤差。

 

 

檢波器將輸入信號功率轉換為輸出視頻電壓，該電壓值對應輸入信號功率。

 

針對不同特性輸入信號（正弦信號、噪音信號
、隨機調製信號等）
，需采用不同檢波方式才能準確測出該信號功率。

 

現代頻譜儀一般采用數字技術，支持所有檢波方式以確保準確測量各種被測信號的功率參數。

 

 

shipinlvboqiduijianboqishuchushipinxinhaojinxingditonglvbochuli

，jianxiaoshipindaikuankeduipinpuxianshizhongdezaoshengdoudongjinxingpinghua，congerjianxiaoxianshizaoshengdedoudongfanwei。zheyangyoulipinpuyifaxianyanmeizaizaoshengzhongdexiaogonglvCW信號，還可提高測量的可重複性。

 

 

掃sao描miao本ben振zhen是shi整zheng個ge頻pin譜pu分fen析xi儀yi中zhong的de關guan鍵jian部bu分fen之zhi一yi，掃sao描miao本ben振zhen的de穩wen定ding度du和he頻pin譜pu純chun度du對dui許xu多duo性xing能neng指zhi標biao都dou是shi一yi個ge限xian製zhi因yin素su。本ben振zhen的de穩wen定ding度du影ying響xiang最zui小xiao分fen辨bian帶dai寬kuan
，但dan是shi，即ji使shi利li用yong頻pin率lv很hen穩wen定ding的de本ben振zhen，仍reng然ran存cun在zai殘can餘yu的de不bu穩wen定ding度du

，這zhe稱cheng之zhi為wei相xiang位wei噪zao聲sheng或huo相xiang位wei噪zao聲sheng邊bian帶dai。相xiang位wei噪zao聲sheng影ying響xiang對dui鄰lin近jin信xin號hao的de觀guan察cha
，而er如ru果guo我wo們men隻zhi考kao慮lv帶dai寬kuan和he形xing狀zhuang因yin素su，是shi不bu難nan觀guan察cha到dao的de。現xian代dai頻pin譜pu分fen析xi儀yi的de應ying用yong之zhi一yi是shi直zhi接jie測ce量liang其qi他ta設she備bei的de相xiang位wei噪zao聲sheng
，這zhe對dui本ben振zhen的de相xiang位wei噪zao聲sheng要yao求qiu是shi非fei常chang高gao的de。

 

 

頻譜分析儀作為分析儀表
，其基本性能要求包含：

 

1． 頻率方麵指標：

 

 

2． 幅方麵度指標：

 

 

3.  另外頻譜儀的性能還包含其分析精度和測量速度。

 

測量諧波失真或搜索信號要求頻率範圍從低於基波擴展到超過多次諧波。測量交調失真則要求窄的掃頻寬度（span）
，yibianguanchalinjindejiaotiaoshizhenchanwu。yinci，shouxianshixuanzeyouzugoupinlvhesaokuanfanweidepinpufenxiyi。diergeyaoqiushishenmeyangdepinlvfenbianlv
？celiangshuangyinjiaotiaoduifenbianlvtichuleyangedeyaoqiu。

 

頻pin譜pu分fen析xi儀yi測ce量liang頻pin率lv範fan圍wei由you其qi本ben振zhen範fan圍wei決jue定ding。通tong過guo采cai用yong本ben振zhen的de諧xie波bo可ke擴kuo展zhan頻pin譜pu分fen析xi儀yi的de分fen析xi頻pin率lv範fan圍wei，還hai可ke采cai用yong外wai混hun頻pin方fang法fa將jiang其qi分fen析xi頻pin率lv範fan圍wei擴kuo展zhan至zhi更geng高gao（75GHz; 110GHz；325GHz等）。

 

 

這zhe個ge例li子zi反fan映ying頻pin譜pu分fen析xi儀yi測ce量liang分fen辨bian率lv對dui測ce試shi結jie果guo的de影ying響xiang

，輸shu入ru的de物wu理li信xin號hao為wei兩liang個ge頻pin率lv間jian隔ge的de信xin號hao

，隻zhi有you當dang頻pin譜pu分fen析xi儀yi的de分fen辨bian能neng力li足zu夠gou高gao時shi，才cai會hui在zai屏ping幕mu上shang正zheng確que反fan映ying信xin號hao的de特te性xing。

 

很多信號測試應用要求頻譜分析儀要具有盡量高的頻率分辨率。

 

圖6  頻率分辨率

 

頻譜分析儀的頻率分辨率與其內部的中頻濾波器和本振性能有關。

 

其中，中頻濾波器的影響因素包含：

 

 

本振剩餘調頻（residual FM)和噪聲邊帶也是確定有用分辨率時應考慮的因素。

 

依次分析每一項。首先要注意的事情之一
，是在頻譜儀上理想ＣＷ信號不可能顯示為無限細的線


，它本身有一定的寬度。當調諧通過信號時


，其形狀是頻譜分析儀自身分辨帶寬（IF濾波器）形狀的顯示。這樣，如果改變濾波器的帶寬，就改變了顯示響應的寬度。技術指標的數據表中規定3 dB帶寬
，其它應用（EMC）定義濾波器帶寬為6dB 帶寬。

 

本振性能對分辨率有影響是因為中頻信號來源於輸入信號與本振信號的混頻，兩個信號中的噪聲是功率相加關係。

 

 

單點頻信號在頻譜上測試顯示結果為中頻濾波器的頻響形狀。

 

濾波器的形狀通過其帶寬（3dB或6dB）和矩形係數得到定義。這兩個參數都會影響頻譜分析儀的頻率分辨能力。

 

圖7  中頻濾波器帶寬和形狀因素（矩形係數）定義

 

在雙音測試中，兩個信號相隔10kHz
，RBW=10KHz時，儀表測試可顯示出兩個信號峰。顯然用10kHz濾波器分辨出等幅雙音信號是沒有問題的。

 

 

上麵的分析得到的結論是：

 

 

中頻濾波器3dB帶寬告訴我們，等幅信號彼此靠近到何種程度仍然能夠彼此分開（根據3dB下降）。一般的說，如果兩信號的間隔大於或等於所選用分辨帶寬濾波器的3dB帶寬，兩個等幅信號就可以分辨出來。在雙音測試中的兩個信號表明了這個含義。當兩個信號間隔10 kHz時，用10 kHz的分辨帶寬容易分開它們。然而，若用較寬的分辨帶寬，兩個信號顯示為一個。

 

注解：當兩信號出現在分辨帶寬之內時
，由於兩個信號相互作用，利用大約比分辨帶寬小10倍的視頻帶寬可平滑其響應。

 

通常我們需測量不等幅信號。由於在我們的例子中兩個信號描繪出濾波器的形狀，小信號有可能被掩埋在大信號濾波器的裙邊（filter skirt)中。對於幅度相差60dB的兩個信號
，其間隔至少是60dB 帶寬的一半（用近似3dB下降）。因此

，形狀係數（濾波器60dB對3dB帶寬之比）是決定不等幅信號分辨率的關鍵。

 

頻率分析儀分辨不等幅信號舉例：

 

對於相隔10kHz而幅度下降50dB的失真產物（distortion products) 的測試。

 

如果3kHz濾波器的形狀因數是15:1，於是濾波器下降60dB的帶寬是45kHz


，失真產物將隱藏在測試信號響應的裙邊下。如果換接到另外一個窄帶濾波器（如1kHz濾波器），60dB帶寬15kHz，失真產物是容易被觀察到的（因為60dB帶寬的一半是7.5kHz，它小於邊帶的間隔）。因此，對於本測量所需的分辨帶寬應不大於1kHz(<=1kHz)。

 

濾波器形狀係數（shape factors)的範圍：

 

 

以上分析的結論：

 

頻譜分析儀矩形係數越小
，其對不等幅信號的頻率分辨率越高。

 

 

影響分辨率的另一個因素是頻譜分析儀本地振蕩器的頻率穩定度。

 

剩sheng餘yu調tiao頻pin使shi顯xian示shi的de信xin號hao模mo糊hu不bu清qing，以yi致zhi在zai規gui定ding的de剩sheng餘yu調tiao頻pin之zhi內nei的de兩liang個ge信xin號hao不bu能neng分fen辨bian出chu來lai一yi個ge頻pin譜pu分fen析xi儀yi的de分fen辨bian帶dai寬kuan不bu可ke能neng如ru此ci窄zhai，以yi致zhi能neng夠gou觀guan察cha到dao它ta自zi身shen的de不bu穩wen定ding度du。如ru果guo它ta能neng夠gou這zhe樣yang做zuo，那na麼me我wo們men將jiang不bu能neng夠gou區qu分fen出chu頻pin譜pu分fen析xi儀yi和he輸shu入ru信xin號hao的de剩sheng餘yu調tiao頻pin（Residual FM), 。

 

這zhe就jiu意yi味wei著zhe，頻pin譜pu分fen析xi儀yi的de剩sheng餘yu調tiao頻pin決jue定ding了le可ke允yun許xu的de最zui小xiao分fen辨bian帶dai寬kuan。同tong樣yang，它ta決jue定ding了le等deng幅fu信xin號hao的de最zui小xiao間jian隔ge。本ben測ce量liang所suo要yao求qiu的de剩sheng餘yu調tiao頻pin是shi不bu大da於yu1kHz（<=1kHz ).

 

鎖suo相xiang本ben振zhen作zuo為wei參can考kao源yuan可ke提ti高gao剩sheng餘yu調tiao頻pin指zhi標biao，也ye降jiang低di了le最zui小xiao可ke允yun許xu的de分fen辨bian帶dai寬kuan。高gao性xing能neng的de頻pin譜pu分fen析xi儀yi價jia格ge比bi較jiao貴gui，因yin為wei它ta采cai用yong高gao性xing能neng鎖suo相xiang本ben振zhen源yuan

，具ju有you較jiao低di的de剩sheng餘yu調tiao頻pin和he較jiao小xiao的de最zui小xiao分fen辨bian帶dai寬kuan。

 

作為在信號頻譜顯示的噪聲邊帶來源於本振的頻率不穩定性，這個噪聲可能掩蓋近端（靠近載波）didianpingxinhao。huanjuhuashuo，zhikaolvdaikuanhexingzhuangyinshu，womenkenenghuikandaota。danshipinpufenxiyineibubenzhendexiangweizaoshengjiangdiejiazaishuruxinhaoshang，zhexiezaoshengbiandaiyingxianglejinduandidianpingxinhaodefenbianlv。

 

測量的例子：

 

要求測量的信號：

 

偏離載波10kHz處1kHz頻率帶寬內噪聲邊帶功率<=-50dBc，它等效於<=-80dBc/1Hz, 即要求頻譜儀本振信號在偏離載波10kHz處測量1Hz帶寬內噪聲能量小於載波功率80dB。

 

圖8  頻譜分析儀本振相位噪聲對測量的影響

 

 

頻譜分析儀在不加任何信號時會顯示噪聲電平，由於頻譜分析儀自身產生的噪聲，其大部分來自中頻放大器的第一級。  

 

頻譜分析儀的靈敏度定義為它所顯示的平均噪聲電平（DANL），這項指標關係到儀表對弱信號的檢測能力。若一信號的電平等於顯示的平均噪聲電平，它將以近似3dB突tu起qi顯xian示shi在zai平ping均jun噪zao聲sheng電dian平ping之zhi上shang，這zhe一yi信xin號hao被bei認ren為wei是shi最zui小xiao的de可ke測ce量liang信xin號hao電dian平ping，但dan是shi如ru果guo不bu用yong視shi頻pin濾lv波bo器qi平ping均jun噪zao聲sheng
，總zong是shi不bu能neng看kan到dao這zhe一yi現xian象xiang的de。

 

頻譜分析儀的靈敏度定義為在一定的分辨帶寬下顯示的平均噪聲電平。“平均”意味著噪聲信號的幅度隨時間和頻率都是隨機變化的

，要對噪聲功率進行定量測試，隻能得到其平均值。

 

頻譜分析儀表的靈敏度是儀表的重要指標
，

 

頻譜分析儀靈敏度與其RBW；VBW；衰減器設值有關。

 

圖9  頻譜分析儀測試靈敏度

 

從不同方麵可以反映頻譜分析儀表內部噪聲對測試的影響。

 

1
、當輸入信號功率電平小於儀表噪聲電平時，該信號不會被顯示，儀表對該小信號沒有測試能力。

 

2、當輸入信號幅度大於儀表噪聲時，儀表噪聲會疊加在輸入信號上，既最終顯示信號電平為輸入信號電平和儀表噪聲的功率和。

 

當被測試信號功率比儀表內部噪聲功率大10~20dB 以上,頻譜分析儀內部噪聲的影響可忽略不計。

 

前麵明確了頻譜儀產生噪聲的原因和噪聲對儀表測試的影響，下麵分析以下儀表設置會影響的噪聲電平的因素。

 

影響頻率譜分析儀噪聲電平因素1：輸入衰減設置。

 

衰減器衰減量每增加10dB, 頻譜儀顯示噪聲電平提高10dB。

 

衰減器設值影響頻譜儀靈敏度的分析：

 

輸入信號的電平不隨衰減增加而下降
，這是因為當衰減降低加到檢波器的信號電平時，而中放（IF）增益同時增加10dB來補償這個損失
，其結果使儀表顯示的信號幅度保持不變。但是
，噪聲信號隻會受到放大器的影響很大，其電平被放大，增加了10dB。

 

jiranneibuzaoshengzhuyaoyouzhongfangdiyijichansheng，yinershurushuaijianqibuyingxiangneibuzaoshengdianping。danshi，shurushuaijianqiyingxiangdaohunpinqidexinhaodianping，bingjiangdixinzaobi。

 

提高頻譜儀表靈敏度的方法1：

 

用盡可能小的輸入衰減以得到最好的靈敏度。

 

儀(yi)表(biao)內(nei)部(bu)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)是(shi)寬(kuan)帶(dai)白(bai)色(se)噪(zao)聲(sheng)。即(ji)它(ta)在(zai)整(zheng)個(ge)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)電(dian)平(ping)是(shi)平(ping)坦(tan)的(de)隨(sui)機(ji)噪(zao)聲(sheng)

，與(yu)分(fen)辨(bian)帶(dai)寬(kuan)濾(lv)波(bo)器(qi)相(xiang)比(bi)它(ta)的(de)頻(pin)帶(dai)是(shi)寬(kuan)的(de)。因(yin)此(ci)，分(fen)辨(bian)帶(dai)寬(kuan)濾(lv)波(bo)器(qi)隻(zhi)通(tong)過(guo)一(yi)小(xiao)部(bu)分(fen)噪(zao)聲(sheng)能(neng)量(liang)到(dao)包(bao)絡(luo)檢(jian)波(bo)器(qi)。如(ru)果(guo)分(fen)辨(bian)帶(dai)寬(kuan)增(zeng)加(jia)（或減少）10倍
，則增加（或減少）10倍的噪聲能量到達檢波器，並且顯示的平均噪聲電平將增加（或減少）10dB.

 

顯示的噪聲電平和分辨帶寬RBW之間的關係是：

 

噪聲電平變化（dB）=10log（分辨帶寬2/分辨帶寬1）

 

RBW從100kHz（分辨率帶寬（老））變到10kHz（分辨率帶寬（新）），結果噪聲電平變化為

 

噪聲電平變化 = log  (10 kHz / 100 kHz ) = ­10dB.

 

頻譜儀中頻濾波器會對中放產生的寬帶白噪聲有頻帶抑製功能，所以RBW越小，通過中頻濾波器的噪聲能量越小
，則通過檢波後顯示噪聲的電平越低。

 

頻譜分析儀的噪聲是在一定的分辨帶寬下定義的。

 

頻譜分析儀的最低噪聲電平（和最慢掃描時間）是在最小分辨帶寬下得到的。

 

提高頻譜儀表靈敏度的方法2：

 

用盡可能小的RBW 設置得到最好的靈敏度。

 

圖10  RBW的設置對儀器靈敏度的影響

 

頻譜分析儀顯示出信號加噪聲
，因此當信號接近噪聲電平時，附加的噪聲疊加在掃描線上，致使更難讀取信號。

 

視頻濾波器是在檢波之後的低通濾波器，聲信號幅度由於隨時間和頻率都是隨機波動的，通過檢波處理輸出為交流AC信號，這些AC信號反映到顯示上就是軌跡線的抖動。通過視頻濾波器的低通處理，用以平均（Smooth)噪聲起伏。雖然它不能改善靈敏度，但能改善鑒別力和在低信噪比情況下測量的可重複性。

 

減小VBW不會對顯示的CW信號頻譜造成影響
，因為CW信號檢波輸出為DC信號，DC信號通過低通濾波處理時
，不會被濾波器帶寬所影響。

 

需要注意的是：減小VBW可以對噪聲信號進行平滑，但並不是得到該噪聲信號的功率平均值。

 

 

 

外置放大器對頻譜分析儀靈敏度的改善=放大器件增益-放大器噪聲係數。

 

以上這些提高靈敏度的設置可能與其它測量要求存在矛盾：

 

 

以上內容轉載自電子工程專輯微信公眾號.