怎么用頻譜儀測(cè)量微弱信號(hào)

怎么用頻譜儀測(cè)量微弱信號(hào)?以下我們會(huì)分為兩部分來(lái)為大家講解。

1. 怎么用頻譜儀測(cè)量微弱信號(hào) – RBW篇

2. 怎么用頻譜儀測(cè)量微弱信號(hào) – 輸入衰減器篇

怎么用頻譜儀測(cè)量微弱信號(hào) – RBW篇

頻譜分析儀的主要用途之一是搜索和測(cè)量微弱電平信號(hào)。這種測(cè)量的最終限制是頻譜儀自身產(chǎn)生的噪聲。這些由各種電路元件的隨機(jī)電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲經(jīng)過(guò)分析儀多級(jí)增益的放大最后作為噪聲信號(hào)出現(xiàn)在顯示屏上。

該噪聲在頻譜分析儀里通常稱(chēng)為顯示平均噪聲電平 (Displayed Average Noise Level，DANL )，也俗稱(chēng)為頻譜儀的底噪或者靈敏度。

雖然使用一些技術(shù)可以測(cè)量略微低于DANL 的信號(hào)，但是 DANL 始終限制著我們測(cè)量低電平信號(hào)的能力。事實(shí)上，如果一個(gè)輸入信號(hào)接近于DANL的話(huà)，頻譜儀對(duì)該信號(hào)的測(cè)量結(jié)果為DANL+2.1~2.2 dB。如下圖所示。

RBW，學(xué)名分辨率帶，一般指頻譜分析儀中頻濾波器的3 dB帶寬，是頻譜分析儀一個(gè)非常重要的測(cè)試參數(shù)。

RBW也會(huì)影響信噪比或靈敏度。這是因?yàn)轭l譜儀自身產(chǎn)生的噪聲是隨機(jī)的并且在較寬頻率范圍內(nèi)保持了恒定的幅度，因此，通過(guò)濾波器的總噪聲功率由濾波器的帶寬決定。

所以如果將分辨率帶寬改變 10 倍，顯示的噪聲電平會(huì)改變 10 dB，如下圖所示。

對(duì)于連續(xù)波(正弦波)信號(hào)，使用頻譜分析儀所提供的最小的分辨率帶寬將會(huì)獲得最佳信噪比或靈敏度2。但需要注意的是，降低分辨率帶寬會(huì)延長(zhǎng)掃描時(shí)間。

怎么用頻譜儀測(cè)量微弱信號(hào) – 輸入衰減器篇

這一篇我們談一談?shì)斎胨p

作為頻譜分析儀的第一部分電路，輸入衰減器的作用是保證信號(hào)輸入到混頻器時(shí)處在合適的電平上，從而防止發(fā)生過(guò)載、增益壓縮和失真。

由于衰減器是頻譜儀的一種保護(hù)電路，所以它通常是基于參考電平值而自動(dòng)設(shè)置，不過(guò)也能以 10 dB、5 dB、2 dB 甚至 1 dB 的步進(jìn)來(lái)手動(dòng)選擇衰減值。

在頻譜分析儀中，內(nèi)部的微處理器可以改變中頻增益從而補(bǔ)償輸入衰減器的變化。所以當(dāng)改變輸入衰減器時(shí)，分析儀輸入的信號(hào)在顯示器上的位置并不改變，只是顯示的噪聲上下移動(dòng)。這時(shí)參考電平保持不變。如下圖所示，當(dāng)衰減從 10 dB 增加到 20 dB，DANL上升而信號(hào)電平保持不變。

最小的輸入衰減(0 dB)將會(huì)獲得最佳信噪比，但不幸的是此時(shí)的阻抗匹配也是最差的，因此最好盡量避免 0 dB 的設(shè)置。當(dāng)被測(cè)信號(hào)遠(yuǎn)大于噪聲電平時(shí)，可以設(shè)置為自動(dòng)衰減。當(dāng)信噪比較小 (一般 ≤ 7 dB) 時(shí)，我們需要使用較低的輸入衰減，以獲得更高的信噪比，避免因?yàn)樵肼暪β屎托盘?hào)功率接近而導(dǎo)致偏高的測(cè)量誤差。