頻譜儀的RBW及VBW

1、頻譜分析儀精度參數(shù)設置探討 RBW VBW頻譜分析儀是日常無線電 監(jiān)測、設備檢測工作最常用的儀器之一。 無線電監(jiān)測人 員可以利用頻譜分析儀和相關(guān)的 天線、饋線、放大器以及配套設備，來監(jiān)測無線 電信號，并且能夠捕獲、分析弱信號。而頻譜儀靈敏度的提高可以使頻譜儀更有 效、更直接地反映信號的變化情況。本文以R&S公司生產(chǎn)的FSP30頻譜分析儀 為例，對與頻譜儀靈敏度相關(guān)的主要參數(shù)設置進行試驗、分析。1、頻譜分析儀的根本構(gòu)造和原理圖1頻譜分析儀的根本構(gòu)造圖1為頻譜分析儀的根本構(gòu)造。被測信號經(jīng)過濾波和衰減后，和本振信號進入混 頻器混頻轉(zhuǎn)換成中頻信號，經(jīng)放大后進入中頻 濾波器中心頻率固定，然后進 入一個對

2、數(shù)放大器，對中頻信號進行壓縮，然后進行包絡檢波，所得信號即視頻 信號。因為本振頻率可變，所以輸入信號都可以被轉(zhuǎn)換成固定中頻。 為了平滑顯 示，在包絡檢波之前通過可調(diào)低通濾波器， 即為視頻濾波；視頻信號在陰極射線管內(nèi)垂直偏轉(zhuǎn)，即顯示出為信號的幅度，同時，由于顯示的頻率值是掃頻發(fā)生器 電壓值的函數(shù)，所以對應于被測信號的頻率值，最終，被測信號的信息顯示在LCD 上。從圖1可以看出，影響頻譜分析儀靈敏度的關(guān)鍵器件是 衰減器、放大器、中頻濾 波器以及視頻放大器。本文將針對這幾個局部進行試驗，以便進一步分析它們對 頻譜分析儀靈敏度的影響程度。2、提高頻譜儀靈敏度的方法2.1衰減器Att設置對靈敏度的影響一

3、般地，衰減器有三方面作用：1保護頻譜儀不受損壞：測量高電平信號時，為了不燒壞頻譜分析儀，必須 對信號進行衰減。2提高測試的準確性：混頻器是非線性器件，當輸入混頻器的信號電平較高時，會產(chǎn)生許多產(chǎn)物，而且電平太高會干擾測試結(jié)果，使無互調(diào)范圍減小；當輸 入信號電平在混頻器1dB壓縮點以上時，測試結(jié)果將不準確。3提高頻譜儀動態(tài)范圍：通過設置步進衰減器調(diào)節(jié)進入混頻器的電平，可以 得到較大的動態(tài)范圍。圖2、圖3分別是衰減器設置為20dB和10dB的頻譜分析圖形圖2衰減器設置為20dB的頻譜分析圖形圖3衰減器設置為10dB的頻譜分析圖形10 dBlOdB減20d日粳械圖4 RF輸入衰減對噪聲電平的影響通過對

4、頻譜分析儀衰減器的實驗， 可以得出以下結(jié)論：在一定條件下，衰減器衰 減量每增加10dB，頻譜儀顯示噪聲電平提高10dB見圖4。因此，要提高頻譜分析儀的靈敏度需要將衰減設置得盡可能小，以降低噪聲電平的值，使得信號不 被噪聲淹沒。2.2分辨率帶寬RBW設置在頻譜分析儀中，頻率分辨率是一個非常重要的概念。它是由中頻濾波器的帶寬 所決定的。通常情況下，RBW等于被測頻譜帶寬，但為了提高測量精確性、靈 敏度和效率，RBW也可以不同于頻譜帶寬。RBW太大將淹沒雜散信號；RBW 太小那么導致掃描時間太長。屏幕顯示出來的噪聲電平和分辨率帶寬之間的關(guān)系是： 噪聲電平變化dB=10lg 分辨率帶寬2/分辨率帶寬1

5、。圖5所示為RBW在不同參數(shù)設置下的頻譜分析圖形W1 140 IT e 畫 1、1111.J1- L55*嚴T7VAflli jtdb riu feMID il 皿A.iL L ZD U3WT 1： _ 3 lOOkIT? RRW lUkMzXbWI ULj RBW圖5cRBW在不同參數(shù)設置下的頻譜分析圖形通過對頻譜分析儀RBW的操作，可以得出以下結(jié)論：在一定條件下，分辨率帶 寬每增加10倍，頻譜儀顯示噪聲電平提高10倍。因此，提高頻譜分析儀的靈 敏度需要將分辨率帶寬設置得盡可能小，以降低噪聲電平的值，使得信號不被噪聲淹沒。2.3視頻帶寬(VBW)設置VBW反映的是頻譜分析儀接收機中位于包絡檢

6、波器之后的視頻濾波器的帶寬。 改變VBW的設置，可以減小噪聲峰值的變化量，提高較低信噪比信號測量的分辨率和復現(xiàn)率，更容易發(fā)現(xiàn)隱藏在噪聲中的小信號；在其他設置不改變的情況下, 減小VBW，頻譜儀掃描時間會增加，其測試曲線更加光滑。圖6分別是VBW在不同參數(shù)設置下的頻譜分析圖形。Bah tih-l. tfwi I AvalA 4 Ml JkW東瓷已麗濾波W娶過祝頻濾波圖6cVBW在不同參數(shù)設置下的頻譜分析圖形通過對頻譜分析儀VBW的實驗，可以得出以下結(jié)論：在一定條件下，視頻濾波 器不會降低平均噪聲電平，但能減少噪聲的峰值電平，通過減小視頻濾波器帶寬 能暴露出用較寬視頻濾波器不能看到的低電平信號，從而使得信號不被噪聲淹 沒。2.4前置放大器的選擇前置放大器可分為內(nèi)部放大器和外部放大器兩種，其作用是更有效地捕獲弱小信 號。當監(jiān)測衛(wèi)星發(fā)射的下行鏈路信號時， 需要加前置放大器，因為衛(wèi)星發(fā)射的信 號傳播到地面需要經(jīng)過很長的路徑， 使得信號傳播的損耗就很大，信號到達地面 后，將變得非常微弱，如果沒有放大器，就很難捕捉到。外部前置放大器可根據(jù) 要監(jiān)測的頻率范圍，選擇相應的放大器，放大器的增益要足夠大，以便進行監(jiān)測。3、結(jié)束語本文介紹的四個試驗都是提高頻