信號(hào)分析儀是怎樣「讀懂」信號(hào)的？
上海華湘
2024-03-25 14:08
1170次設(shè)置衰減、控制標(biāo)度、優(yōu)化信噪比
當(dāng)被測(cè)器件（DUT）連接至信號(hào)分析儀的輸入端時(shí)，信號(hào)首先通過的是射頻輸入衰減器和前置放大器這兩個(gè)元器件，其功能分別是衰減和放大信號(hào)，令信號(hào)幅度達(dá)到信號(hào)分析儀其他元器件能夠接受的程度。你還可以通過這兩個(gè)元器件控制顯示屏上的顯示標(biāo)度， 在此過程中，衰減器設(shè)置可以幫助你優(yōu)化信噪比（SNR）。
接下來，信號(hào)將通過濾波器。在入門級(jí)信號(hào)分析儀中，這個(gè)濾波器通常是一個(gè)普通的帶通濾波器。如果信號(hào)分析儀的濾波器是一個(gè)預(yù)選器，那么這就是一個(gè)可調(diào)諧的帶通濾波器，它能夠覆蓋從低頻到高頻的整個(gè)頻域。預(yù)選器決定了分析儀在任何給定時(shí)刻能夠采集的頻率范圍。
了解混頻器的影響獲得精準(zhǔn)測(cè)量
當(dāng)濾波器掃描完整個(gè)分析帶寬后，信號(hào)將經(jīng)由混頻器的輸入端口進(jìn)入混頻器，與此同時(shí)，混頻器的本地振蕩器（LO）端口也會(huì)接收來自本地振蕩器的信號(hào)，并用掃描發(fā)生器進(jìn)行調(diào)諧。最終，輸入信號(hào)與LO信號(hào)的混合產(chǎn)物將從混頻器的第三個(gè)端口輸出。換句話說，混頻器輸出的是信號(hào)頻率與本地振蕩器頻率的和或差。
當(dāng)混頻后的輸出信號(hào)等于信號(hào)路徑下游的中頻（IF）濾波器的頻率時(shí)，混頻信號(hào)將會(huì)經(jīng)過中頻濾波器繼續(xù)前進(jìn)。 信號(hào)分析儀此時(shí)會(huì)確定信號(hào)的頻率，讓系統(tǒng)的其他部分只需負(fù)責(zé)處理幅度。在信號(hào)到達(dá)下一個(gè)濾波器之前，混頻器會(huì)將這個(gè)信號(hào)發(fā)送到 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），將其從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。由于混頻器有可能引入雜散、噪聲或諧波，因此需要查看信號(hào)分析儀的特征以區(qū)分哪些信號(hào)特征是被測(cè)器件自身的，哪些是受混頻器影響添加或加劇的。
根據(jù)所需測(cè)量結(jié)果類型設(shè)置RBW
經(jīng)過混頻后的信號(hào)，其頻率已經(jīng)確定，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，即將通過中頻濾波器。
在中頻濾波器中能夠控制的設(shè)置是分辨率帶寬(RBW)——中頻濾波器的 3 dB 帶寬。RBW較寬時(shí)，可快速進(jìn)行掃描，不過水平分辨率會(huì)較低，本地噪聲會(huì)較高；當(dāng)RBW帶寬較窄時(shí)，掃描需要更長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)槟阋淮沃恍璨榭摧^窄帶寬，所以能夠區(qū)分頻率更接近的獨(dú)立信號(hào)，降低本底噪聲，提高頻率讀數(shù)精度。
控制中頻濾波器的帶寬，你能夠決定觀測(cè)的測(cè)量結(jié)果類型。當(dāng)想要進(jìn)行寬范圍掃描或快速掃描獲得粗略測(cè)量結(jié)果時(shí)可使用寬RBW，反之，當(dāng)需要深入分析測(cè)量結(jié)果細(xì)節(jié)時(shí)，應(yīng)使用窄RBW。
利用不同檢波器全面了解信號(hào)幅度
信號(hào)通過中頻濾波器后將通過數(shù)字檢波器，它將告訴你信號(hào)在掃描時(shí)間內(nèi)的幅度。與模擬頻譜分析儀相比，數(shù)字信號(hào)分析儀的優(yōu)勢(shì)是能夠選擇在屏幕上顯示的數(shù)據(jù)。
數(shù)字檢波器是將ADC所獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)分成多個(gè)區(qū)塊，然后從每個(gè)區(qū)塊選擇一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，在屏幕上重構(gòu)信號(hào)。你可以選用不同算法，選擇每個(gè)區(qū)塊中使用的數(shù)據(jù)點(diǎn)。如正峰值檢波器可選擇每個(gè)區(qū)塊中最大的數(shù)據(jù)點(diǎn)；負(fù)峰值檢波器選擇的是每個(gè)區(qū)塊中最小的數(shù)據(jù)點(diǎn)。如果您想要了解極限情況，可以使用這些檢波器。而樣本檢測(cè)通常會(huì)選擇每個(gè)區(qū)塊中間的數(shù)據(jù)點(diǎn)，還有其他檢波器包括正態(tài)(也稱為 Rosenfell)檢波器和 RMS 檢波器。
此時(shí)，信號(hào)結(jié)束了信號(hào)分析儀內(nèi)部的旅程，
并顯示在屏幕上，可以開始你的測(cè)量了！
