數(shù)字中頻和模擬中頻頻譜儀的指標分析

1.采用全數(shù)字中頻技術可以測量更小的信號：通過實現(xiàn)更小帶寬的中頻濾波器，大幅度降低了顯示平均噪聲電平。DSA1030A實現(xiàn)了最小10Hz的RBW，而要實現(xiàn)這么小帶寬的模擬濾波器技術上是很困難的。當設置更小的RBW時，頻譜儀的本底噪聲也將相應降低(VBW都選擇10Hz，同時掃描時間都選擇自動)，降低大小可以用公式(1)說明。如果RBW從10kHz修改成1kHz，則底噪將下降10dB。DSA1030A在內部標配的前置放大器打開之后，選擇10Hz的RBW，可以測量達-148dBm的信號。

其中：ΔdB—低噪的變化量，單位為dB;BW1—修改前的分辨率帶寬值，單位為Hz;BW2—修改后的分辨率帶寬值，單位為Hz。

2.采用全數(shù)字中頻技術可以分辨更近的信號：通過實現(xiàn)更小帶寬的中頻濾波器，可以分辨頻率相差只有10Hz的兩個信號。最小分辨率帶寬是用來說明頻譜儀能分辨兩個幅度相當而頻率相差很小信號能力的指標。越小的分辨率帶寬就可以分辨距離越近的信號。例如輸入一個兩個頻率相差150Hz的雙音信號，使用30Hz的RBW可以輕易分辨,而3kHz的RBW則不能辦到。分辨率帶寬是指中頻濾波器下降3dB處的帶寬。

此外，數(shù)字濾波器的形狀因子可以做得更小，從而以前被掩埋在大信號裙帶下的小信號采用更好選擇性的數(shù)字濾波器之后得以凸現(xiàn)。選擇性是60dB帶寬與3dB帶寬的比值。DSA1030A的中頻濾波器選擇性為5，遠遠優(yōu)于模擬濾波器的15。采用數(shù)字濾波器的DSA1030A更容易分辨兩個相距9kHz,幅度相差30dB的信號。

3.采用全數(shù)字中頻技術可以獲得更高精度的幅度指標：幾乎消除了傳統(tǒng)模擬中頻由于中頻濾波器切換誤差，參考電平不確定度，刻度失真，幅度對數(shù)線性切換誤差等諸多因素造成的幅度誤差，從而得到更高的全幅度精度。模擬中頻頻譜儀中修改參考電平是通過調節(jié)模擬中頻放大器實現(xiàn)的，刻度保真度也受限于充當包絡檢波的對數(shù)放大器，此外，中頻濾波器的切換是通過選擇不同模擬濾波器實現(xiàn)的。由于模擬器件受環(huán)境溫度等影響，會導致各個環(huán)節(jié)都帶來幅度誤差。然而，數(shù)字中頻就大大減弱和消除了這些誤差影響。DSA1030A的全幅度誤差小于1dB。

4.采用全數(shù)字中頻可以獲得更寬的動態(tài)范圍和顯示范圍：數(shù)字中頻頻譜儀將中頻信號轉換成數(shù)字信號后，動態(tài)范圍決定于數(shù)字定點處理過程中的字長，只要充足的處理資源就可以得到很高的動態(tài)范圍。而模擬中頻受對數(shù)放大器等器件的動態(tài)范圍制約。因此，模擬中頻的頻譜儀通常只顯示80dB的范圍內的信號，而數(shù)字中頻頻譜儀可以得到大的多的測量范圍和顯示范圍。DSA1030A可以設置200dB的顯示范圍，而相同設置下測量范圍達到130dB。

5.采用全數(shù)字中頻技術可以得到更穩(wěn)定的表現(xiàn)：與傳統(tǒng)模擬中頻相比，大大降低了模擬器件的使用，降低了硬件系統(tǒng)復雜度，同時也降低了由于通道老化和溫度敏感以及器件失效等造成的系統(tǒng)不穩(wěn)定度。系統(tǒng)越復雜，越不穩(wěn)定。做硬件設計的都知道，越簡單的單板一定越穩(wěn)定，因為，器件減少，必然降低了出錯的概率，系統(tǒng)穩(wěn)定性依賴于每個器件的穩(wěn)定性。而使用數(shù)字中頻，復雜的器件組合編程固化在芯片中的代碼，經(jīng)過反復測試調試，程序可以按照設計的程式工作，而不用擔心其中一段代碼突然工作不正常。

6.采用全數(shù)字中頻技術可以獲得更快的測量速度：數(shù)字中頻濾波器技術的采用，大大提高了濾波器的帶寬精度和選擇性，減小了響應時間，從而大大降低了掃描時間，提高了測量速度(見式2)。

(2)其中：Span—當前測量設置的掃寬，單位Hz;RBW—當前設置的分辨率帶寬，單位Hz;VBW—當前設置的視頻帶寬，單位Hz;KRBW—當前RBW的瞬態(tài)響應時間的比例系數(shù);KVBW—當前VBW的瞬態(tài)響應時間的比例系數(shù);

RBW的瞬態(tài)響應時間的比例系數(shù)與頻譜儀的中頻濾波器的實現(xiàn)有關，模擬中頻的頻譜儀，由于響應遲鈍的晶體和LC型濾波器，比例系數(shù)K一般為3左右。而像DSA1030A一樣采用數(shù)字中頻方案的數(shù)字濾波器可以得到更小的比例系數(shù)K，DSA1030A的比例系數(shù)達到1，如圖9所示。例如，同樣將頻譜儀掃寬設置成10MHz，RBW設置成1kHz，VBW大于1kHz，此時DSA1030A對應的K值為1，掃描時間為10s;而模擬中頻中K值如果為3，則需要30s。