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如何設(shè)置頻譜儀使用中的帶寬

來源:深圳市新博恩電子儀器有限公司   2015年07月08日 09:37  

如何設(shè)置頻譜儀使用中的帶寬

深圳市新博恩電子儀器有限公司

覃毅:

:1135588107

  在測(cè)量一些CATV系統(tǒng)指標(biāo)中,常常要用到頻譜儀,為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確,在頻譜儀的使用上常涉及到一個(gè)分辨帶寬設(shè)置的問題。要弄清這個(gè)問題,得要知道一些頻譜儀的基本原理。圖1是頻譜儀的基本原理框圖。圖中的中頻頻率(輸入信號(hào)通過與本振信號(hào)的和頻或差頻產(chǎn)生),本振受斜波發(fā)生器的控制,在斜波發(fā)生器的控制下,本振頻率將從低到高的線性變化。這樣在顯示時(shí),斜波發(fā)生器產(chǎn)生的斜波電壓加到顯示器的X軸上,檢波器輸出經(jīng)低通濾波器后接到Y(jié)軸上,當(dāng)斜波發(fā)生器對(duì)本振頻率進(jìn)行掃描時(shí)顯示器上將自動(dòng)繪出輸入信號(hào)的頻譜。檢波器輸出端的低通濾波器稱為視頻濾波器,用在分析掃描時(shí)對(duì)響應(yīng)進(jìn)行平滑.


一、 分辨帶寬

    射頻在頻譜分析儀中,頻率分辨率是一個(gè)非常重要的概念,它是由中頻濾波器的帶寬所確定的,這個(gè)帶寬決定了儀器的分辨帶寬。例如,濾波器的帶寬是100KHZ。那么譜線頻率就有100KHZ的不定性,也即在一個(gè)濾波器的帶寬頻率范圍內(nèi),出現(xiàn)了兩條譜線的話,則儀器不能檢出這兩條譜線,而只顯示一條譜線,此時(shí)儀器所反映的譜線電平(功率)是這兩條譜線的電平功率的疊加。因此會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差。所以,對(duì)于兩條緊密相關(guān)的譜線,其分辨力取決于濾波器的帶寬。

我們以測(cè)量載波電平為例.

  圖2、   用三種分辨率帶寬濾波器測(cè)量的圖像載波幅度

                                  a、30kHz       b、300 kHz          c、3MHz


     對(duì)儀器的分辨帶寬設(shè)置加以比較,圖2是分辨帶寬分別是(由下到上)30KHZ、300KHZ、3MHZ的頻譜曲線(輸入為單個(gè)載波信號(hào)),在設(shè)置分辨帶寬時(shí),我們考慮的是儀器是否能充分響應(yīng)輸入信號(hào)時(shí)有足夠的帶寬,正確的方法是展寬濾波器的帶寬,當(dāng)在屏幕上觀察到信號(hào)載波幅度不再增加時(shí),就表示中頻濾波器對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)已有足夠的帶寬了。在圖中我們看到,當(dāng)分辨帶寬在300KHZ到3MHZ變化時(shí),顯示的信號(hào)幅度沒有變化,這就可以認(rèn)為300KHZ帶寬已經(jīng)足夠了。另外,分辨帶寬在300KHZ和3MHZ之間設(shè)置時(shí),對(duì)于單個(gè)載波情況下的信號(hào)幅度沒有變化,但是在實(shí)際測(cè)量CATV系統(tǒng)圖象載波電平時(shí)卻不能將分辨帶寬設(shè)為3MHZ,這是因?yàn)樵趯?shí)際中圖象載波附近存在相鄰頻道的伴音載波(相距1.5MHZ),3MHZ帶寬則不能把相鄰伴音載波的能量濾掉,這樣相鄰伴音載波的能量會(huì)加到正在測(cè)量的圖象載波上,使測(cè)到的電平值比實(shí)際的高。


二、視頻濾波器

   在圖1中的檢波器之后的濾波器稱為檢波濾波器又叫視頻濾波器,它是一個(gè)低通濾波器,

     圖3、使用寬的帶視頻帶寬時(shí),噪聲的波動(dòng)比較大


  圖4、使用窄的帶視頻帶寬時(shí),噪聲的波動(dòng)明顯減小


    它的作用可以減少檢波器輸出的噪聲變化,揭示一些已被掩蓋且接近本底噪聲的信號(hào),如果是測(cè)量噪聲功率,它還有助于穩(wěn)定測(cè)量。

    檢波器輸出端往往存在直流分量和交流分量,直流分量代表著中頻帶寬內(nèi)存在的能量,所以通過視頻濾波器可達(dá)到提取直流分量去除一些交流分量,這樣能給出更穩(wěn)定的無噪聲輸出。圖3、4是不同視頻帶寬下,檢波器輸出的信號(hào)圖,圖3采用寬帶視頻濾波器,圖4采用窄帶視頻濾波器,由圖中可看出,采用寬帶濾波器時(shí)噪聲的波動(dòng)較大,采用窄帶濾波器時(shí)波動(dòng)顯著減少,兩者的噪聲平均值卻一樣,也就是說濾波器不會(huì)降低平均噪聲電平,但能減少噪聲的峰值電平。因而能暴露出用較寬視頻濾波器不能看到的低電平信號(hào)。但在某些情況下,如分析一些特殊的噪聲信號(hào)時(shí),我們則需要較寬的視頻濾波器帶寬,以便觀察和分析,所以我們可根據(jù)不同的情況來設(shè)置視頻濾波器的帶寬。


   視頻濾波器的帶寬和分辨帶寬的關(guān)系是:檢波前的噪聲可以通過較窄的分辨帶寬來降低,從而降低檢波器的噪聲輸出電平;檢波后的噪聲則通過窄帶視頻濾波器來平滑減少噪聲波動(dòng),但不能降低噪聲的平均功率電平。

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