頻譜分析儀簡(jiǎn)介

一、概述

頻譜分析儀是觀察和測(cè)量信號(hào)幅度及信號(hào)失真的一種快速方法。其顯示結(jié)果可以直觀反映出輸入信號(hào)的傅里葉變換的幅度。傅里葉變換將時(shí)域信號(hào)作為正弦和余弦的集合映射到頻域內(nèi)。信號(hào)頻譜分析的測(cè)量范圍及其寬廣，超過(guò)了140dB。這些能力使頻譜分析儀成為特別適于現(xiàn)代通訊領(lǐng)域的多用途儀器。頻譜分析實(shí)質(zhì)上是考察給定信號(hào)源、天線或信號(hào)分配系統(tǒng)的幅度于頻率的關(guān)系。這種分析能給出有關(guān)信號(hào)的重要信息，如穩(wěn)定度、失真、幅度以及調(diào)制的類型和質(zhì)量。利用這種信息，可以進(jìn)行電路或系統(tǒng)調(diào)節(jié)，以提高效率或驗(yàn)證在所需的信號(hào)發(fā)射和不需要的信號(hào)發(fā)射方面是否符合不斷涌現(xiàn)的各種規(guī)章條例。

現(xiàn)代頻譜分析儀已經(jīng)得到許多綜合應(yīng)用，其范圍從研發(fā)實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)制造和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。頻譜分析儀已經(jīng)成為具有重要價(jià)值的實(shí)驗(yàn)儀器。能快速觀察大的頻譜寬度，然后迅速移近放大來(lái)仔細(xì)考察所關(guān)心的的信號(hào)已受到研發(fā)工程師們的高度重視。在制造領(lǐng)域，測(cè)量速度結(jié)合通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)存取數(shù)據(jù)的能力，可以快速、精確和重復(fù)地完成一些極其復(fù)雜的測(cè)量。

(1)、應(yīng)用

許多因素正影響著對(duì)信號(hào)分析儀的利用和需要，例如，高速計(jì)算機(jī)的急劇增多需要寬頻率范圍的診斷儀器。

射頻電信的快速發(fā)展導(dǎo)致更多的測(cè)試，以檢驗(yàn)對(duì)傳輸模式的管理要求。當(dāng)今對(duì)于移動(dòng)無(wú)線電話的要求是相當(dāng)嚴(yán)格的，這些要求包括測(cè)量頻譜占用、功率電平、時(shí)域響應(yīng)和其它雜散發(fā)射。有線電視和廣播電視也為利用信號(hào)分析儀提供了機(jī)會(huì)，調(diào)制帶寬、信噪比、載波電平和諧波便是例子。

射頻和微波應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)不斷地對(duì)最終使用的設(shè)備和測(cè)試設(shè)備提出越來(lái)越高的要求。正如對(duì)每個(gè)最終用戶的設(shè)備在變化一樣，對(duì)相關(guān)信號(hào)分析儀的要求也在變化。因此，在選擇合適的頻譜分析儀之前，需要對(duì)既定應(yīng)用有全面了解。隨著特殊類型的測(cè)量變得更為迫切，尋找專門適合有關(guān)應(yīng)用項(xiàng)目的信號(hào)分析儀也成為可能。由于已設(shè)計(jì)出用于特殊應(yīng)用領(lǐng)域的信號(hào)分析儀，故它們不僅顯示原始的頻率和幅度測(cè)量結(jié)果，而且要將那些測(cè)量變換為更全面的解決方案。目前，頻譜分析儀已經(jīng)能夠幫助數(shù)字設(shè)計(jì)師診斷和改進(jìn)他們的高速數(shù)字系統(tǒng)的射頻干擾性能。這些頻譜分析儀的設(shè)計(jì)更加面向應(yīng)用，且更容易被電磁干擾設(shè)計(jì)工程師們操作和理解。許多其它領(lǐng)域，如移動(dòng)通信和有線電視或廣播電視市場(chǎng)也可以舉出類似的例子。

(2)、時(shí)域和頻域的關(guān)系

頻譜分析儀的效用可以通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)單信號(hào)的時(shí)域分析和頻域分析比較作出最佳說(shuō)明。

時(shí)域圖像復(fù)雜，不容易理解

在頻域中，很容易看出基波和兩個(gè)諧波的分量

時(shí)域與頻域之間的映射圖像

時(shí)域示波器顯示幅度與時(shí)間的關(guān)系(如圖a)，顯示的垂直軸代表信號(hào)的幅度，而水平軸代表時(shí)間，從左到右增大。在頻譜分析儀中，儀器顯示幅度與頻率的關(guān)系(如圖b)，顯示的垂直軸也代表信號(hào)的幅度，而水平軸是頻率，從左到右增大。圖c描寫(xiě)了這兩種分析技術(shù)的關(guān)系，頻譜分析儀分辨信號(hào)的頻譜組成，并在寬廣的幅度和頻率范圍內(nèi)加以顯示。現(xiàn)代頻譜儀擁有頻率從幾Hz到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)100GHz和幅度范圍超過(guò)100dB的分析能力，這種儀器能迅速顯示并定量確定信號(hào)的完整組成。

二、頻譜分析儀的原理

掃頻超外差式頻譜分析儀和快速傅里葉變換頻譜儀是目前射頻和微波工作中最常用的儀器。

(1)方塊圖

下圖示出了掃頻超外差式頻譜分析儀的方塊圖，這里，關(guān)鍵在于頻譜分析儀實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)超外差接收機(jī)。頻譜分析儀具有某些特殊之處，即頻率范圍比大多數(shù)接收機(jī)的寬，第一本振能被掃描，而主要差別在于中頻結(jié)構(gòu)方面。

掃頻超外差式頻譜分析儀的簡(jiǎn)化方塊圖

輸入衰減器：衰減器的作用是限制輸入信號(hào)的功率，使儀器的其余部分維持在它的正常工作范圍內(nèi)。大多數(shù)頻譜分析儀都能承受0～10dBm功率加到輸入混頻器上(dBm指以1mW為參考的分貝數(shù))。輸入衰減器用于使較大的信號(hào)維持在這個(gè)閾值之下，以及使頻譜分析儀的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到最佳。衰減器本身通常處在0.5～1W功率承受范圍。這就能調(diào)節(jié)儀器在不損壞的情況下可能承受的最大輸入電平。

輸入濾波器：本單元是用于鏡像抑制或預(yù)選的濾波器。由于混頻器對(duì)和頻和差頻兩者都起響應(yīng)，故必須用一輸入濾波器來(lái)抑制不希望的混頻產(chǎn)物或者由于鏡頻信號(hào)而可能發(fā)生不希望的響應(yīng)。在典型射頻頻譜分析儀中，這是用低通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在大多數(shù)現(xiàn)代微波頻譜分析儀中，這需要利用跟蹤濾波器來(lái)滿足。存在著能連續(xù)調(diào)節(jié)，以對(duì)頻譜分析儀的調(diào)諧頻率進(jìn)行跟蹤的電調(diào)諧濾波器。在頻率很高的毫米波段(高于50GHz)，這類濾波器難以具體實(shí)現(xiàn)，因此，采用了非預(yù)選式混頻器。這意味著對(duì)一個(gè)輸入信號(hào)將有多個(gè)響應(yīng)，因?yàn)榛祛l器對(duì)本振的和頻與差頻兩種信號(hào)都有響應(yīng)。必須小心識(shí)別要觀察的那些產(chǎn)物。大多數(shù)信號(hào)分析儀都提供了使這個(gè)過(guò)程容易進(jìn)行的所謂信號(hào)識(shí)別(ID)功能。標(biāo)記或光標(biāo)放在未知信號(hào)上，信號(hào)分析儀顯示響應(yīng)的真實(shí)頻率。

中頻(IF)級(jí)：中頻是信號(hào)分析儀中進(jìn)行實(shí)際分析的地方。主要功能是提供分辨率帶寬濾波器的多種選擇。這些濾波器由它們的3dB帶寬描述(如下圖a)。

圖a表示分辨率帶寬的主要指標(biāo);圖b表示60dB/3dB比值及其與選擇性的關(guān)系;圖c表示分辨率帶寬與帶寬類型的差別

分辨率帶寬是儀器分辨率的測(cè)度，濾波器的分辨帶寬越窄，兩個(gè)信號(hào)越近且仍可作為獨(dú)立響應(yīng)看到。分辨率帶寬濾波器通常由LC濾波器、晶體濾波器和數(shù)字濾波器的組合實(shí)現(xiàn)。形狀因數(shù)和濾波器類型是說(shuō)明這些濾波器特性的重要因素。形狀因數(shù)為濾波器是如何選擇的一個(gè)測(cè)度，通常規(guī)定為3dB/60dB帶寬之比，圖b中可以看出它的影響。比值(3dB/60dB)表示出如何在3dB帶寬內(nèi)的大信號(hào)附近分辨率小1百萬(wàn)倍(-60dB)的信號(hào)，這類濾波器對(duì)頻譜分析儀的性能有重大影響。雖然某些濾波器類型如巴特沃茲(Butterworth)濾波器或切比雪夫(Chebychev)濾波器具有優(yōu)良的選擇性(信號(hào)分離的能力)，以及高斯濾波器和同步調(diào)諧濾波器具有較好的時(shí)域性能(較好的掃描幅度精度)，但最終應(yīng)用在哪類濾波器屬最佳將其重大作用。優(yōu)良的形狀因數(shù)性能對(duì)緊靠在一起的信號(hào)提供較好的分辨率。較好的時(shí)域性能(無(wú)過(guò)沖)提供了更快的掃描速度和良好的幅度精度。圖c示出不同的分辨率帶寬和不同的濾波器類型會(huì)如何影響分辨率的信號(hào)。還有另一些影響分辨率的因素，它們與本振的穩(wěn)定度直接相關(guān)。帶有精確放大設(shè)置的步進(jìn)增益放大器可用來(lái)精密調(diào)節(jié)頻譜分析儀的靈敏度和測(cè)量范圍，這類放大器提供儀器增益的極精密步進(jìn)，通常在超過(guò)50dB的范圍可以至少以1dB或更小的步距進(jìn)行調(diào)節(jié)。

對(duì)數(shù)放大器：對(duì)數(shù)放大器以對(duì)數(shù)方式處理輸入信號(hào)，允許有大的待測(cè)量和待比較的輸入信號(hào)范圍。實(shí)現(xiàn)這種壓縮的一種方法是構(gòu)建增益隨信號(hào)幅度而變化的放大器。在低電平信號(hào)下，增益可能為10dB，而在較大的幅度下，增益下降到0。為了獲得所需的對(duì)數(shù)范圍，必須將若干級(jí)這類放大器進(jìn)行級(jí)聯(lián)。對(duì)數(shù)放大器通常具有約70dB到超過(guò)100dB的范圍。除對(duì)數(shù)范圍外，逼真度(對(duì)數(shù)壓縮與對(duì)數(shù)曲線相符的接近程度)是應(yīng)考慮的重要因素，這個(gè)誤差將直接反映測(cè)量的幅度誤差。

檢波器：最基本的頻譜分析儀中的檢波器是與調(diào)幅無(wú)線電設(shè)備中所用檢波器相似的線性包絡(luò)檢波器。對(duì)于已經(jīng)用對(duì)數(shù)放大器壓縮的信號(hào)，線性檢波器能給出大的范圍，而未對(duì)檢波器提出大線性范圍的要求。某些分析儀采取不同的方法。在這些儀器中，使用了像同步檢波器那樣的大范圍線性檢波器，檢波器后接直流對(duì)數(shù)放大器，仍給出80～100dB的顯示。

視頻濾波器：這類濾波器能對(duì)檢波輸出進(jìn)行某種后置濾波或取平均。除非測(cè)量需要取平均，否則，視頻濾波器一般都調(diào)到與分辨率帶寬相同的帶寬或大于分辨帶寬。在存在噪聲和信號(hào)的結(jié)合時(shí)，可能需要取平均。在此，隨機(jī)噪聲被平均過(guò)程去除，而信號(hào)被保留下來(lái)。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器：在理想情況下，應(yīng)利用工作速度大于最大分辨率帶寬的多位(16位或更大)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器。由于某些情況下模-數(shù)轉(zhuǎn)換器也消耗功率或者不能利用，而需要另外的電路來(lái)獲得所需信息。在許多情況下，為了記錄給定時(shí)刻或時(shí)段內(nèi)的最大值，采用了模擬和數(shù)字峰值檢波器系統(tǒng)。為了給出實(shí)際信號(hào)或噪聲帶寬的感覺(jué)，采用了峰值和最小值檢波器的各種組合，以及采用各種算法來(lái)選擇能顯示接近實(shí)際模擬信號(hào)幅度變化的那些檢波器。一種方法是檢測(cè)在測(cè)量期間既上升又下降的信號(hào)，倘若如此，便交替顯示峰值和最小值。

掃描本振：掃描本振是整個(gè)信號(hào)分析儀中的關(guān)鍵部分。掃描本振的穩(wěn)定度和頻譜純度對(duì)許多性能指標(biāo)可能是一個(gè)限制因素，殘余調(diào)頻是本振穩(wěn)定度的測(cè)度，理想本振應(yīng)當(dāng)是完全穩(wěn)定且沒(méi)有頻率調(diào)制。在分辨率帶寬很窄的信號(hào)分析儀中，幾赫茲的頻率調(diào)制可能引起如下圖所示的模糊圖像。

圖a殘余調(diào)頻或抖動(dòng)的影響，引起信號(hào)的頻率模糊;圖b相位噪聲的影響和對(duì)濾波器選擇性設(shè)立的極限

本振的穩(wěn)定度可能決定了最小分辨率帶寬，這可能是有益的，由此引起的抖動(dòng)并不會(huì)損害測(cè)量結(jié)果。所要求的穩(wěn)定度可以用多種方法獲得：鑒頻環(huán)路、頻率鎖定環(huán)路或鎖相環(huán)。這些方法的每一種都有優(yōu)越性，應(yīng)在適當(dāng)?shù)姆直媛蕩拑?nèi)與儀器的其余部分一致。即使利用頻率很穩(wěn)定的本振，仍然存在殘余的不穩(wěn)定度，這稱之為相位噪聲或相位噪聲邊帶。相位噪聲的影響可能妨礙對(duì)鄰近信號(hào)的觀察，而如果我們只考慮帶寬和形狀因數(shù)，本來(lái)是不難觀察到的，參見(jiàn)圖b?，F(xiàn)代信號(hào)分析儀的重要應(yīng)用是直接測(cè)量其它裝置的相位噪聲，在這種情況下，相位噪聲顯然是一個(gè)重要因素。

(2)、微處理器

在任何現(xiàn)代儀器中，最重要的部分也許就是微處理器及相關(guān)指令。這種處理能力是儀器內(nèi)的所有硬件和諧配合，確保測(cè)量的精確性。早期的頻譜分析儀要求用戶通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)行校準(zhǔn)的分辨率帶寬、掃描時(shí)間和頻率間隔控制按鈕來(lái)維持測(cè)量的總體性能。為了保證輸入信號(hào)足夠緩慢對(duì)中頻濾波器掃描，以便獲得完整的幅度響應(yīng)，要求控制旋鈕相互協(xié)調(diào)。若信號(hào)掃描太快，響應(yīng)將呈現(xiàn)延遲、幅度降低，如下圖所示。

本振掃描太快，濾波器沒(méi)有達(dá)到完整幅度的時(shí)間，從而造成幅度的下降。通過(guò)濾波器延時(shí)并向右移動(dòng)

掃描時(shí)間、分辨率帶寬和頻率間隔三者之間的關(guān)系由下式給出：

式中，掃描時(shí)間為對(duì)頻率間隔掃描所需的時(shí)間;頻率間隔為掃描期間的總頻率變化;分辨率帶寬為所使用的分辨率帶寬。

掃描時(shí)間與頻率間隔除以分辨率帶寬的平方成正比。因此，從10kHz分辨率帶寬減小到1kHz分辨率帶寬而同時(shí)維持頻率間隔恒定不變將引起掃描時(shí)間增加100倍。在此，微處理器可以跟蹤所有儀器設(shè)置并通過(guò)調(diào)節(jié)維持校準(zhǔn)狀態(tài)。

許多儀器也是經(jīng)微處理器校準(zhǔn)、修正或校直。校準(zhǔn)信息可以儲(chǔ)存到儀器的只讀存儲(chǔ)器中，供隨后在實(shí)際測(cè)量中調(diào)用，以消除由硬件引起的誤差。這一功能的一個(gè)例子是修正由輸入濾波器和混頻器響應(yīng)引起的頻率響應(yīng)誤差。對(duì)硬件性能進(jìn)行精確測(cè)量并將結(jié)果儲(chǔ)存到儀器的存儲(chǔ)器中。然后，在測(cè)量期間加上或減去對(duì)硬件響應(yīng)的修正量?？梢詫?duì)許多組修正數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量、儲(chǔ)存和修正，如衰減器的精度和對(duì)數(shù)放大器的精度。用這種中央微處理器還可以提供當(dāng)前在基本儀器中迫切期待的圖標(biāo)和其它各種功能。在使用圖標(biāo)的情況下，微處理器將讀出在給定頻率上儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，并以適當(dāng)?shù)姆直媛氏蛴脩麸@示這個(gè)信息。加入微處理器還提供了當(dāng)前的復(fù)雜和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下所需的遠(yuǎn)程控制功能。這就允許通過(guò)測(cè)量控制器的能力，將儀器組裝到使許多儀器協(xié)調(diào)工作的更復(fù)雜系統(tǒng)中。然后，將這些系統(tǒng)投入到研發(fā)、制造維修和現(xiàn)場(chǎng)工作的高速應(yīng)用中。

(3)動(dòng)態(tài)范圍考慮

動(dòng)態(tài)范圍是選購(gòu)頻譜分析儀的一個(gè)主要因素。這個(gè)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)一般指儀器同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào)的能力。在這方面，靈敏度、諧波失真和三階失真是主要參數(shù)。

噪聲電平：信號(hào)分析儀檢測(cè)某個(gè)信號(hào)的能力通常用顯示的平均噪聲電平表示。所顯示的噪聲電平由使分析儀處于高增益狀態(tài)并利用提供的最窄分辨率帶寬進(jìn)行測(cè)量。由于噪聲電平隨帶寬而變，故它由下式定義

噪聲電平變化(dB)=

因此，使分辨率帶寬從10kHz分辨率帶寬減小到1kHz將引起顯示的噪聲電平降低10 dB。

噪聲電平變化(10dB)==-10dB

式中，噪聲電平變化(dB)為觀察到的測(cè)量電平變化ResBW2,ResBW1為所采用的不同分辨率帶寬。

下圖a示出這個(gè)效應(yīng)。注意，為了獲得最高靈敏度，進(jìn)行這些測(cè)量時(shí)應(yīng)將輸入衰減調(diào)到0 dB，這個(gè)指標(biāo)給出信號(hào)分析儀能測(cè)量多小信號(hào)的精確度。若信號(hào)功率電平等于噪聲電平，則兩個(gè)功率將在本底噪聲中給出3 dB響應(yīng)，如圖b所示。

分辨率帶寬改變10倍，噪聲電平下降10dB，信噪比的增大是明顯的

在與噪聲相同電平上對(duì)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的影響，兩個(gè)功率組合給出3dB噪聲曲線的突起

利用靈敏度指標(biāo)，可以對(duì)每個(gè)分辨率帶寬繪制信噪比曲線圖。由下圖可以看出，最大信噪比將伴隨著最大信號(hào)電平輸入出現(xiàn)。如果我們只關(guān)注這些，那么，獲得最大動(dòng)態(tài)范圍將伴隨著大的輸入信號(hào)。實(shí)際上問(wèn)題并不這么簡(jiǎn)單。

兩種帶寬設(shè)置的信噪比曲線圖，由于100Hz到1kHz相差10倍，電平也相差10倍

失真電平：在頻譜分析儀中，存在產(chǎn)生失真分量的非線性，例子有諧波失真和三階失真。實(shí)際上存在許多階次的分量，但通常二階和三階是最突出的。下面是信號(hào)分析儀如何起作用的例子。一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是確定所觀察到的失真是由被測(cè)件引起的還是由分析儀內(nèi)部引起的。在進(jìn)行信號(hào)分析儀測(cè)量時(shí)，常常需要確定失真或?qū)?nèi)部(頻譜分析儀中)產(chǎn)生的失真同被測(cè)件內(nèi)產(chǎn)生的失真分開(kāi)。輸入衰減器在這個(gè)任務(wù)中起著重要作用。為了對(duì)過(guò)載進(jìn)行測(cè)試，必須增加衰減量。若顯示的信號(hào)讀出相同的幅度，便沒(méi)有增益壓縮，而必定返回原來(lái)的衰減電平。然而，若幅度存在差別，便應(yīng)重新增加衰減，直到電平讀數(shù)不變。當(dāng)大信號(hào)引起測(cè)量?jī)x器指示比應(yīng)有的電平更低的電平時(shí)，便發(fā)生增益壓縮或過(guò)載。在有失真分量的情況下，增益壓縮或過(guò)載更嚴(yán)重。原因是內(nèi)部產(chǎn)生的失真分量增加得比信號(hào)電平變化更快。為了說(shuō)明問(wèn)題，三階分量以3倍于信號(hào)電平的正常值改變。因此，對(duì)每1 dB信號(hào)電平變化，失真分量將增大3 dB，這在如下圖a中作了說(shuō)明。檢查內(nèi)部產(chǎn)生的分量的方法與檢查壓縮的方法相同。簡(jiǎn)單的改變輸入衰減器并觀察失真分量改變顯示的電平，如果顯示的電平不變，則測(cè)量的結(jié)果是被測(cè)件產(chǎn)生的分量。

同樣，必須對(duì)二階分量進(jìn)行測(cè)試。但是，對(duì)于每1 dB的電平變化，二階分量改變2 dB。可以利用輸入衰減器來(lái)確定失真是由分析儀產(chǎn)生還是由被測(cè)件產(chǎn)生。

如同信噪比一樣，可以繪制曲線圖來(lái)表示信號(hào)失真比的范圍(見(jiàn)下圖b)。在這種情況下，垂直軸以dBc(相對(duì)于載波功率的dB數(shù))為單位，而水平軸是入射到分析儀輸入混頻器上的功率(輸入電平-衰減器設(shè)置)。在三階失真的情況下，技術(shù)指標(biāo)通常用于-30 dBm的混頻器電平(某些制造商規(guī)定總輸入功率，而某些制造商則規(guī)定某個(gè)電平上的各個(gè)音頻。務(wù)必檢查這個(gè)電平的潛在3 dB差別)。從規(guī)定的電平開(kāi)始，可以以斜率2在任何一個(gè)方向延伸(對(duì)于產(chǎn)生3 dB失真下降的1 dB變化，差別將增加或減小2)。對(duì)于二階失真可以畫(huà)出相同直線，但斜率為1，并可以加到失真曲線圖上。正如我們可以從這個(gè)曲線圖上看到的那樣，最大失真差別伴隨著最低的輸入信號(hào)電平。如果失真曲線圖與靈敏度曲線相組合，便得到圖b的結(jié)果。

現(xiàn)在要做出比較大的折衷，最大信噪比伴隨著最高輸入信號(hào)電平，而最大無(wú)失真范圍則伴隨著最低輸入電平。在此，問(wèn)題是要了解測(cè)量并作出相應(yīng)調(diào)整。例如，若測(cè)量的是三階失真，則最佳輸入電平將是顯示的噪聲與失真分量相等的那個(gè)電平。這個(gè)電平處在信噪比線與三階失真線的相交處。為了獲得最高精度和最大動(dòng)態(tài)范圍，相交處是應(yīng)進(jìn)行測(cè)量的輸入混頻器電平。

為了調(diào)節(jié)到包括所有失真分量，直接選擇與本底噪聲線和失真線最大相交處的輸入電平。許多現(xiàn)代信號(hào)分析儀的電平都允許用戶將混頻器電平調(diào)到規(guī)定的電平，而微處理器將調(diào)節(jié)輸入衰減器，以獲得所需的無(wú)失真范圍。

三、輔助設(shè)備

有幾種輔助設(shè)備能顯著增強(qiáng)頻譜分析儀的功能，這些輔助設(shè)備包括跟蹤發(fā)生器、預(yù)選器和高阻抗探頭。

(1)跟蹤發(fā)生器

跟蹤發(fā)生器可以把頻譜分析儀變成動(dòng)態(tài)范圍很大的標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀。跟蹤發(fā)生器將掃描第一本振信號(hào)與第一中頻頻率的固定振蕩器相結(jié)合。最后結(jié)果是所產(chǎn)生的信號(hào)完全與頻譜分析儀的調(diào)諧頻率相一致。利用這個(gè)裝置，可以測(cè)量置于頻譜分析儀與跟蹤發(fā)生器之間的任何裝置的頻率響應(yīng)?？倻y(cè)量范圍從跟蹤發(fā)生器的最大輸出功率到頻譜分析儀的靈敏度極限，這個(gè)范圍可能為+10dBm～-140 dBm。

(2)跟蹤預(yù)選器

跟蹤預(yù)選器允許將分析儀用在存在許多信號(hào)的環(huán)境中。大量信號(hào)可能產(chǎn)生輸入混頻器無(wú)法承受的過(guò)大總信號(hào)功率(所有各個(gè)信號(hào)功率之和)。在這種情況下，利用與分析儀的調(diào)諧頻率始終保持一致的跟蹤濾波器能濾除掉許多雜波信號(hào)，而使混頻器正常起作用。

(3)高阻抗探頭

掃頻頻譜分析儀的輸入阻抗通常為50～70歐姆，可以與大多數(shù)射頻和微波設(shè)備相匹配。有時(shí)候，更需要很高的輸入阻抗。例如，電路或集成電路的探測(cè)往往需要高阻抗。有一些由具有50歐姆輸出阻抗的高輸入阻抗放大器構(gòu)成的有源探頭，它們有助于實(shí)現(xiàn)這類測(cè)量并維持高靈敏度。