頻譜儀使用中的帶寬設(shè)置問題

頻譜儀使用中的帶寬設(shè)置問題;%E7在測量一些 CATV 系統(tǒng)指標(biāo)中，常常要用到頻譜儀，為了使測量結(jié)果準(zhǔn)確，在頻譜儀的使用上常涉及到一個(gè)分辨帶寬設(shè)置的問題。要弄清這個(gè)問題，得要知道一些頻譜儀的基本原理。圖 1 是頻譜儀的基本原理框圖。圖中的中頻頻率（輸入信號(hào)通過與本振信號(hào)的和頻或差頻產(chǎn)生），本振受斜波發(fā)生器的控制，在斜波發(fā)生器的控制下，本振頻率將從低到高的線性變化。這樣在顯示時(shí)，斜波發(fā)生器產(chǎn)生的斜波電壓加到顯示器的 X 軸上，檢波器輸出經(jīng)低通濾波器后接到 Y 軸上，當(dāng)斜波發(fā)生器對本振頻率進(jìn)行掃描時(shí)顯示器上將自動(dòng)繪出輸入信號(hào)的頻譜。檢波器輸出端的低通濾波器稱為視頻濾波器，用在分析掃描時(shí)對響應(yīng)進(jìn)行平滑。d此主題相關(guān)圖片如下：c$- z1、 分辨帶寬 J“射頻在頻譜分析儀中，頻率分辨率是一個(gè)非常重要的概念，它是由中頻濾波器的帶寬所確定的，這個(gè)帶寬決定了儀器的分辨帶寬。例如，濾波器的帶寬是100KHZ。那么譜線頻率就有 100KHZ 的不定性，也即在一個(gè)濾波器的帶寬頻率范圍內(nèi)，出現(xiàn)了兩條譜線的話，則儀器不能檢出這兩條譜線，而只顯示一條譜線，此時(shí)儀器所反映的譜線電平（功率）是這兩條譜線的電平功率的疊加。因此會(huì)出現(xiàn)測量誤差。所以，對于兩條緊密相關(guān)的譜線，其分辨力取決于濾波器的帶寬。Vp7a我們以測量載波電平為例，MG3o此主題相關(guān)圖片如下：8ql %按此查看圖片詳細(xì)信息 - 對儀器的分辨帶寬設(shè)置加以比較，圖 2 是分辨帶寬分別是（由下到上）30KHZ、300KHZ、3MHZ 的頻譜曲線（輸入為單個(gè)載波信號(hào)），在設(shè)置分辨帶寬時(shí)，我們考慮的是儀器是否能充分響應(yīng)輸入信號(hào)時(shí)有足夠的帶寬，正確的方法是展寬濾波器的帶寬，當(dāng)在屏幕上觀察到信號(hào)載波幅度不再增加時(shí)，就表示中頻濾波器對輸入信號(hào)的響應(yīng)已有足夠的帶寬了。在圖中我們看到，當(dāng)分辨帶寬在 300KHZ 到 3MHZ 變化時(shí)，顯示的信號(hào)幅度沒有變化，這就可以認(rèn)為300KHZ 帶寬已經(jīng)足夠了。另外，分辨帶寬在 300KHZ 和 3MHZ 之間設(shè)置時(shí)，對于單個(gè)載波情況下的信號(hào)幅度沒有變化，但是在實(shí)際測量 CATV 系統(tǒng)圖象載波電平時(shí)卻不能將分辨帶寬設(shè)為 3MHZ，這是因?yàn)樵趯?shí)際中圖象載波附近存在相鄰頻道的伴音載波（相距 1.5MHZ），3MHZ 帶寬則不能把相鄰伴音載波的能量濾掉，這樣相鄰伴音載波的能量會(huì)加到正在測量的圖象載波上，使測到的電平值比實(shí)際的高。9Zu2、 視頻濾波器在圖 1 中的檢波器之后的濾波器稱為檢波濾波器又叫視頻濾波器，它是一個(gè)低通濾波 F此主題相關(guān)圖片如下：kW?fL“按此查看圖片詳細(xì)信息 器，它的作用可以減少檢波器輸出的噪聲變化，揭示一些已被掩蓋且接近本底噪聲的信號(hào)，如果是測量噪聲功率，它還有助于穩(wěn)定測量。e射頻網(wǎng)絡(luò)愛好者之家 - Kc檢波器輸出端往往存在直流分量和交流分量，直流分量代表著中頻帶寬內(nèi)存在的能量，所以通過視頻濾波器可達(dá)到提取直流分量去除一些交流分量，這樣能給出更穩(wěn)定的無噪聲輸出。圖 3 是不同視頻帶寬下，檢波器輸出的信號(hào)圖，圖 3a 采用寬帶視頻濾波器，圖 3b 采用窄帶視頻濾波器，由圖中可看出，采用寬帶濾波器時(shí)噪聲的波動(dòng)較大，采用窄帶濾波器時(shí)波動(dòng)顯著減少，兩者的噪聲平均值卻一樣，也就是說濾波器不會(huì)降低平均噪聲電平，但能減少噪聲的峰值電平。因而能暴露出用較寬視頻濾波器不能看到的低電平信號(hào)。但在某些情況下，如分析一些特殊的噪聲信號(hào)時(shí)，我們則需要較寬的視頻濾波器帶寬，以便觀察和分析，所以我們可根據(jù)不同的情況來設(shè)置視頻濾波器的帶寬。wg 視頻濾波器的帶寬和分辨帶寬的關(guān)系是：檢波前的噪聲可以通過較窄的分辨帶寬來降低，從而降低檢波器的噪聲輸出電平；檢波后的噪聲則通過窄帶視頻濾波器來平滑減少噪聲波動(dòng)，但不能降低噪聲的平均功率電平。;YF“l(fā)dCATV 系統(tǒng)中模擬你信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的相互影響-射頻網(wǎng)絡(luò)愛好者之家 - x.D5當(dāng)今的 CATV 系統(tǒng)都同時(shí)傳送模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)所產(chǎn)生的失真產(chǎn)物（CSO、CTB）如果落在數(shù)字頻道上將會(huì)使數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生誤碼，即影響了數(shù)字信號(hào)的誤碼率。同樣，當(dāng)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生失真時(shí)也影響著與它相鄰的模擬頻道的 C/N 值，使這些模擬頻道的 C/N 變差，在現(xiàn)在的 CATV 系統(tǒng)中，數(shù)字頻道被安排在系統(tǒng)的高端頻率上，而模擬頻道則安排在低端頻率上。在模擬頻道中，由于數(shù)字信號(hào)失真使得其帶內(nèi)噪聲功率變高，我們將由于失真使其它頻道噪聲增加的那部分噪聲功率稱為 CIN，頻道固有的噪聲功率稱為 N，那么在存在數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)相互影響的那些頻道上的載噪比應(yīng)是：C/（N+CIN ）。enpW射頻網(wǎng)絡(luò)愛好者之家 - #9一、數(shù)字信號(hào)的失真對模擬信號(hào)的影響.r射頻網(wǎng)絡(luò)愛好者之家 - |通過在 CATV 系統(tǒng)中傳送 24 路、12 路、6 路的數(shù)字頻道對系統(tǒng)進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)數(shù)值頻道電平的降低，C/N 也隨之降低。傳輸?shù)臄?shù)字頻道越少，CIN 也越少，CIN 對高端的幾個(gè)模擬頻道（與數(shù)字頻道的低端相鄰的頻道）影響最嚴(yán)重。因此，如果能夠在這些頻道中保持理想的 C/（N+CIN ）設(shè)計(jì)值，那么這個(gè)設(shè)計(jì)值也將能夠滿足模擬頻道中其它頻道的要求，通常在電纜部分，C/N 的分配指標(biāo)是 49db，要達(dá)到此指標(biāo)值，數(shù)字信號(hào)要比模擬信號(hào)低 6db 以上。Cs射頻網(wǎng)絡(luò)愛好者之家 - K二、模擬信號(hào)失真對數(shù)字頻道的影響 oUHl射頻網(wǎng)絡(luò)愛好者之家 - bSEdP/我們知道，當(dāng) CATV 系統(tǒng)的輸入電平過高時(shí)，系統(tǒng)的失真指標(biāo)（CSO、CTB）將會(huì)變壞，例如：如果輸入電平提高 1db。那么 CTB 將會(huì)變壞2db，這些失真產(chǎn)物將會(huì)落在數(shù)字頻道中，使得數(shù)字信號(hào)的誤碼率 BER 變高，從而影響數(shù)字電視的接收效果。在 HFC 網(wǎng)中，光設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍遠(yuǎn)比放大器小，在一般的模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，如果加入數(shù)字信號(hào)的傳輸將會(huì)使激光器的激勵(lì)電平變高，使得輸入激光器的平均功率增加，因而引起激光器的削波，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致 BER 值迅速變高，這樣一來導(dǎo)致數(shù)字解調(diào)器瞬間失去同步。所以在模擬與數(shù)字混合傳輸?shù)?CATV 系統(tǒng)中，輸入到激光器的平均功率電平要相對合理，減少數(shù)字信號(hào)的 BER 值。Z%射頻網(wǎng)絡(luò)愛好者之家 - Kb1從上可見，數(shù)字信號(hào)的失真會(huì)對模擬信號(hào)的 C/N 值產(chǎn)生影響；同時(shí)，數(shù)字信號(hào)又會(huì)受到 CSO、CTB 及光設(shè)備的削波影響，這樣數(shù)字信號(hào)的設(shè)置就要在這兩者中折衷考慮：1、減少模擬頻道產(chǎn)生的干擾。2、增加數(shù)字信號(hào)的抗干擾性。測試結(jié)果表明，當(dāng)數(shù)字信號(hào)功率增加時(shí)，它會(huì)對激光器產(chǎn)生影響，經(jīng)驗(yàn)告訴我們，將 64QAM 信號(hào)的電平設(shè)置低于模擬信號(hào) 10db，如果采用的是 256QAM 的調(diào)制方式，那么可能需要提高電平值，測試結(jié)果還顯示，根據(jù)系統(tǒng)的C/（ N+CIN）設(shè)計(jì)值，數(shù)字電平可以低于模擬信號(hào) 4db 或 6db 而不至于產(chǎn)生令人討厭的 CIN。),8q射頻網(wǎng)絡(luò)愛好者之家 - )M1頻譜儀的掃描速度問題 Y*UA射頻網(wǎng)絡(luò)愛好者之家 - M!I#2用頻譜儀對電信號(hào)進(jìn)行測量時(shí)，為了減少測量誤差，我們往往要根據(jù)所要測量的信號(hào)特點(diǎn)來設(shè)定儀器的分辨率帶寬、視頻帶寬和掃描速度（或時(shí)間），這幾項(xiàng)儀器參數(shù)設(shè)定是頻譜儀使用中的三大基本設(shè)定。分辨帶寬和視頻帶寬問題在上面的文章以有闡述，這里我主要講述一下掃描速度問題。DYuO射頻網(wǎng)絡(luò)愛好者之家 - 2通常在測量時(shí)我們都希望儀器能以最快的速度顯示相關(guān)測量的結(jié)果，那么我們是否可將掃描速度設(shè)得任意快呢？回答是否定的，我們知道任何電子電路都有不同的工作帶寬，不同的帶寬電路對信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間是不同的，通常帶寬較寬的電路的響應(yīng)時(shí)間比帶寬較窄的電路的響應(yīng)時(shí)間快。如果掃描速度過快，則電路來不及響應(yīng)而產(chǎn)生顯示誤差。在使用頻譜儀進(jìn)行信號(hào)測量時(shí)，我們常常設(shè)置不同的分辨帶寬，因此儀器的掃描速度也應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，這樣才能減少儀器的顯示誤差。+v射頻網(wǎng)絡(luò)愛好者之家 - :對于使用頻譜儀的用戶來說，為了使測量處于最佳狀態(tài)，理解掃描速度的限制雖然很有必要，但大多數(shù)頻譜儀能自動(dòng)選擇掃描時(shí)間，只要用戶選擇自動(dòng)檔就能避免出現(xiàn)測量失誤