頻譜分析儀的中頻濾波器對(duì)頻率分辨率的影響

頻率分辨率指的是頻譜分析儀能明確分離出兩個(gè)輸入正弦波的能力。

通常用分辨帶寬RBW(Resolution Bandwidth)來(lái)表示中頻濾波器的3dB帶寬或6dB帶寬。

相隔5kHz的兩個(gè)信號(hào)，當(dāng)我們選用10kHz的分辨帶寬時(shí)，它們的跡線在頂部重迭，看起來(lái)像一個(gè)響應(yīng)；當(dāng)我們選用3kHz的分辨帶寬時(shí)，就能清晰地彼此分開(kāi)。

不同分辨帶寬對(duì)等幅信號(hào)的分辨率的影響　　在我們實(shí)際的測(cè)量中，我們經(jīng)常會(huì)遇到的是幅度不等而又靠的比較近的信號(hào)，例如一些失真產(chǎn)物。

在這種情況下，幅度較小的信號(hào)往往被幅度大的信號(hào)的裙邊所淹沒(méi)。那么，怎樣才能保證小信號(hào)不被大信號(hào)淹沒(méi)呢?首先，中頻濾波器必須做的足夠窄，現(xiàn)在有的分析儀的中頻濾波器已經(jīng)可以做到1Hz帶寬；其次，要有很好的選擇性，即中頻濾波器應(yīng)盡能的陡一些，形狀因子(中頻濾波器60dB帶寬與3dB帶寬之比)越小，其選擇性越好，對(duì)于模擬濾波器，可以達(dá)到11 1，一般多為(12～15) 1，對(duì)于數(shù)字濾波器可以達(dá)到5 1。

下面我們就舉例來(lái)討論形狀因子和分辨帶寬對(duì)分辨不等幅信號(hào)的影響。

為了說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我們引用下面的公式計(jì)算出在給定的頻偏和RBW下濾波器的邊緣下降了多少：　　-3dB-[(△F-BW3/2)/(BW60/2-BW3/2)]×57dB　　式中，△F為兩個(gè)信號(hào)的頻率差；BW3為中頻濾波器3dB帶寬；BW60為中頻濾波器60dB帶寬。

由上式確定了濾波器邊緣下降的值后，即意味著小于這個(gè)值的信號(hào)是可以分辨的，而大于這個(gè)值的信號(hào)是不能被分辨的。

例如：當(dāng)我們選擇形狀因子為12 1、頻偏為5kHz時(shí)，計(jì)算在3kHz和1kHz的RBW下能分辨的最小信號(hào)。

當(dāng)RBW=3kHz時(shí)：　　-3-[(5-3/2)/(36/2-3/2)]×57=-15(DB)　　即當(dāng)我們用帶寬為3kHz、形狀因子為12 1的中頻濾波器時(shí)，最大可以分辨出偏離5kHz、幅度差為15dB的兩個(gè)信號(hào)。
同理，可算出當(dāng)我們用帶寬為1kHz、形狀因子為12 1的中頻濾波器時(shí)，最大可以分辨出偏離5kHz、幅度差為49dB的兩個(gè)信號(hào)。

不同分辨帶寬對(duì)不等幅信號(hào)分辨率的影響　　上面的計(jì)算顯得稍微復(fù)雜了一些，但它充分說(shuō)明了這樣一個(gè)事實(shí)：在相同的形狀因子的情況下，RBW越小，分辨小信號(hào)的能力越強(qiáng)；在相同的RBW的情況下，形狀因子越小，分辨小信號(hào)的能力越強(qiáng)。

在實(shí)際使用中我們并不需要進(jìn)行這樣的計(jì)算，但是對(duì)于我們理解中頻濾波器的特點(diǎn)是有幫助的。

我們?cè)谟妙l譜分析儀對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析觀察時(shí)，影響到頻率分辨率的主要有兩個(gè)因素：一個(gè)就是分析儀所用的中頻濾波器的形狀因子；另外一個(gè)就是我們所選用的分辨帶寬。

一臺(tái)分析儀的形狀因子是無(wú)法改變的，而分辨帶寬一般是可調(diào)的，因而我們?cè)谑褂弥锌梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整分辨帶寬來(lái)達(dá)到我們的目的。