頻譜分析基本原理：快速完成高效率測量

視訊濾波器是位在波封檢波器之后，類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器之前的低通濾波器。這項(xiàng)元件可確認(rèn)視訊放大器的頻寬，并可用來將螢?zāi)伙@示的曲線平均化或平滑化。藉由改變視訊頻寬（VBW）設(shè)定，您可降低頻譜分析儀雜訊的峰值對峰值（peak-to-peak）變異，因此可以輕易發(fā)現(xiàn)被雜訊掩蓋掉的訊號。

您還可使用視訊平均與曲線平均功能，將波封偵測振幅的變異平滑化。利用視訊平均處理功能將視訊濾波器的截止頻率降低，那么視訊系統(tǒng)便不會再隨著通過IF頻率之波封訊號，產(chǎn)生快速的變異。分析儀能夠產(chǎn)生的平滑度，由VBW對RBW的比值決定。當(dāng)比率為0.01以下，可提供更佳的平滑效果。

曲線平均功能可逐點(diǎn)平均兩個或多個頻率掃描，并將每個顯示點(diǎn)上的新值，與已經(jīng)平均過的資料再重新進(jìn)行平均處理，最后顯示的曲線會逐漸與多個掃描之平均曲線融合。曲線平均處理不會影響掃描時間。

認(rèn)識頻譜分析儀的規(guī)格

使用頻譜分析儀之前，請先t解其規(guī)格，確保該儀器能提供您需要的量測效能。確認(rèn)了規(guī)格后，您便可預(yù)測分析儀在特定量測狀況下的執(zhí)行效能，以及量測結(jié)果的嗜范?。下面綑{苤饕的頻譜分析儀規(guī)格：

B頻率圍

頻率圍是分析儀量測某一段頻率的圍。請確認(rèn)您的頻譜分析儀涵蓋量測應(yīng)用所需的基本頻率圍，并且確認(rèn)儀器是否支援高頻的諧波或突波訊號，或是低頻的基頻與中頻（IF）訊號。

B頻率嗜范

B頻率圍

頻率圍是分析儀量測某一段頻率的圍。請確認(rèn)您的頻譜分析儀涵蓋量測應(yīng)用所需的基本頻率圍，并且確認(rèn)儀器是否支援高頻的諧波或突波訊號，或是低頻的基頻與中頻（IF）訊號。

B頻率嗜范

B解析度

頻譜分析儀的解析度，是指儀器分辨兩個一樣大小之相鄰訊號的能力。當(dāng)RBW愈寬，就愈難分辨兩個相鄰的訊號。RBW濾波器的頻寬大小，關(guān)S著分析儀是否能夠分辨兩個等幅訊號，例如濾波器頻寬如為3-dB，則兩個訊號之間的間隔必須大于或等于3-dB。

圖二 在此雙音調(diào)（two-tone）測試中，兩個相鄰的訊號間隔10 kHz。

當(dāng)RBW=10-kHz時，要分辨兩個大小一樣的訊號并不難，但所產(chǎn)生的失真可能會被掩蓋掉。如果RBW為3-kHz，選擇性為15:1，就很容易出現(xiàn)這樣的問題。在此案例中，量測所需的RBW為1 kHz，則兩個大小差距60 dB的訊號，彼此間至少須間隔30-dB頻寬，才能夠分辨出較小的訊號

好在工程師所分析的訊號大小通常都不一樣。由于兩個訊號會同時描繪（trace out）濾波器形狀（filter shape），因此較小的訊號可能會被掩蓋在較大訊號的濾波器邊緣。當(dāng)訊號大小的差異愈大，出現(xiàn)這種情形的可能性就愈高，如圖二所示。

RBW選擇性即濾波器形狀，它和相位雜訊，是決定兩個不同大小之相鄰訊號，是否可被清楚分辨的重要因素。將RBW設(shè)得愈窄，頻譜分析儀的解析度就愈高，但這樣卻會拉長整體頻率掃描時間，因?yàn)镽BW濾波器需要一段時間來達(dá)到完全響應(yīng)。具有自動耦合掃描時間的頻譜分析儀，可依據(jù)選定的頻距、RBW和VBW，來自動選擇所允許的最快掃描時間。此外，不同的頻譜分析儀，其掃描速度也各不相同。

B靈敏度

接收器的靈敏度代表儀器在某些測試環(huán)境下能夠接收微小訊號的能力。所有接收器（包括頻譜分析儀）多多少少都會有一些內(nèi)部產(chǎn)生的雜訊，而頻譜分析儀的靈敏度以RBW設(shè)為最低時之顯示平均雜訊位剩DANL）來表示，單位為dBm。

DANL亦即儀器在特定頻寬下的雜訊位?。染J輸入訊號低于雜訊位適保我們就無法用頻譜分析儀量這個微小訊號。一般而言，頻譜分析儀的靈敏度約在-135 dBm到-165 dBm之間。如欲獲得最佳靈敏度，請將RBW設(shè)為最低、充分進(jìn)行平均處理、將射頻輸入衰減設(shè)到最小，并且使用前置放大器。不過提高頻譜分析儀的靈敏度，可能會與降到失真或是增加動態(tài)圍等其他量測需求相n突。

B失真

叁階交互調(diào)變與諧波失真等失真量測是慣用的元件特性分析方法，但需注意頻譜分析儀本身也會產(chǎn)生失真，因而導(dǎo)致量測誤差。如果頻譜分析儀內(nèi)部失真的程度與DUT之外部失真不相上下，量測誤差便會增加。在最糟狀況下，內(nèi)部失真可能會完全蓋過DUT的失真。儀器u造商可直接設(shè)定頻譜分析儀的失真程度，或是與動態(tài)圍規(guī)格整閽諞黃稹

圖叁 二階失真會以基礎(chǔ)訊號增量的平方增加，而叁階失真則以立方增加。

叁階截斷點(diǎn)（TOI）是評量頻譜分析儀是否能夠處理大訊號而且不會失真的指標(biāo)。TOI較高的分析儀，通?？梢蕴峁┙^佳動態(tài)圍與嗜范齲以便量測失真與雜訊

在進(jìn)行量測之前，使用者須先確認(rèn)分析儀產(chǎn)生的失真是否會影響量測結(jié)果。例如，在執(zhí)行雙音調(diào)測試時，指定儀器的失真產(chǎn)物（叁階失真）大于50 dB，而二階失真（諧波失真）大于40 dB。這些數(shù)值可作為分析儀必備的最低規(guī)格。為減少內(nèi)部失真所導(dǎo)致的量測誤差，內(nèi)部失真必須比測試規(guī)格小很多。

圖叁顯示非線性元件的失真。為了確認(rèn)失真到底是由分析儀內(nèi)部所產(chǎn)生，亦或是DUT所導(dǎo)致，我們需進(jìn)行衰減測試。首先將射頻輸入訊號衰減10dB，如果螢?zāi)恢惺д娈a(chǎn)物的大小沒變，那就可確定是DUT所產(chǎn)生的失真。但如果螢?zāi)伙@示的訊號大小改變了，那么失真可能有一部分是訊號分析儀內(nèi)部所產(chǎn)生的，而非完全是DUT所致。

動態(tài)范圍

頻譜分析儀的動態(tài)圍是指在一次量測中可測得的最大與最小訊號的差值，因而可量測到更小的不確定性，如圖四所示。動態(tài)圍的單位為dB。分析儀的動態(tài)圍是指可以可靠地執(zhí)行訊號量測的圍。動態(tài)圍經(jīng)常被誤解與誤判，因?yàn)閮x器的顯示圍、量測圍、雜訊位?、限\輝友叮以及突波響應(yīng)，都對于動態(tài)圍影響甚，如圖五所示。