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第7章 频谱分析仪原理 一、概述 二、信号（时频对应关系） 三、频谱分析仪的分类 四、顺序滤波式频谱分析仪 五、FFT分析仪 六、外差式频谱分析仪 典型外差式频谱仪的框图 （2）外差式频谱仪的主要参数 频率显示范围 （起始和终止频率） 电平显示范围 （参考电平） 分辨率带宽 （中频滤波器的3dB带宽 ） 扫描时间 （3）外差式频谱分析仪各模块的原理和功能 A、输入电路 输入阻抗：75Ω或50Ω 射频衰减器：0——60dB 步进 输入滤波器 ：低通，抑制镜像干扰 B、混频器 低中频 高中频 C、本振 变容二极管（连续）扫频宽度小 磁调制 （连续）扫频宽度大 锁相环式或者直接数字合成式频率合成器 （频率稳定度高，步进，要求步长小于RBW的1/10） D、二次变频 高中频的窄带滤波器很难实现 E、中频滤波器 分辨率带宽（RBW）：滤波器的3dB带宽 正弦波的频谱显示不是一根谱线，而是滤波器的通带特性曲线 F、检波器 作用：把中频信号变成直流信号 类型：峰值检波、平均值检波、有效值检波和准峰值检波器 显示方式：最大、最小、自动、正常、取样、平均 G、视频滤波器 （VBW） 作用：低通滤波器，用于滤除包络信号中的噪声，平滑显示轨迹 对扫频速度有影响 选择：信噪比大时：VBW=RBW 信噪比小时：VBWRBW 宽频骚扰（脉冲） VBW10*RBW （4）、外差式频谱分析仪的主要工作特性 A、频率分辨率 不同带宽和衰减下的噪声电平 扫频时的效果： 以中心频率可调的固定带宽滤波器扫过整个测量频率 常见RBW：10Hz、30Hz、100Hz、300Hz、1kHz、3kHz、 10kHz、30kHz、100kHz、300kHz、1MHz、3MHz 决定频率分辨率-RBW 影响频谱仪显示的噪声电平 影响测试速度 频率分辨力 静态分辨力 动态分辨力 Bq Bd 定义：频谱仪的分辨力是指能够分辨的最小谱线间隔。 即幅频特性的3dB带宽。 左图：观察到的谱线。 右图：3dB带宽过宽， 分辨力太低时的图形。 动 态 特 性 和 静 态 特 性 的 关 系 动态特性和静态特性的关系结论 动态特性曲线的最大值比静态特性曲线最大值小，且扫 频速度γ越快，降低得越多 动态特性曲线最大值出现的频率将偏离谐振频率fo，并向 频率f增加的变化方向移动，且随γ的加快（即k减小）其 偏离增大。 第八章 频谱分析原理 动态特性和静态特性的关系结论（续） 动态特性曲线是不对称的，而且还可能出现振荡现象 。 动态特性曲线比静态特性曲线较钝，带宽增大 。 Bd/Bq Bd Bd0 k 0.5 1 1.5 2 2.5 1 2 3 4 5 0 0 0.5 1 2 2.0 第八章 频谱分析原理 结论 左图：Bq固定，Bd与扫速关系 ? k Bd/Bq Bd 动态分辨 力下降 右图：扫频速度 ? 固定，Bd与Bq关系曲线 Bq宽，k1即 ? 较小时, Bq Bd 选择窄的Bq有助于提高动态分辨力。 Bq窄, k1即 ? 较大时， Bq Bd 选择窄的Bq反而使动态分辨力降低。 最佳动态分辨力： 最小的Bd（k=1） 第八章 频谱分析原理 B、灵敏度和动态范围 灵敏度：频谱仪显示微弱信号的能力 取决于仪器的内部噪声 （决定于带宽） 一般为-80～-130dB 动态范围：表征频谱仪同时显示大信号和小信号频谱 的能力 上限由非线性失真所决定，下限由频谱分析仪的噪声电平决定 60dB以上，可高达90dB 第八章 频谱分析原理 * 一、概 述 频域测试和时域测试的关系 频域测试的主要内容 信号的频谱分析 基波、谐波、寄生调制、相位噪声、非相干寄生信号（杂散） 信号调制情况分析 频谱监测 频域测试的典型仪器——频谱分析仪 第八章 频谱分析原理 频谱分析仪 也称为信号分析仪 网络分析仪 用于对电子网络的频率响应特性进行分析 失真度分析仪 用于测量音频电路的失真 射频功率计 用于精确测量音频和微波信号的功率电平 一、概 述（续） 第八章 频谱分析原理 二、信 号 1、时域和频域的关系 时域：横坐标是时间轴 频域：横坐标是频率轴