怎么用頻譜儀測量微弱信號?以下我們會分為兩部分來為大家講解。(文末有福利)

1. 怎么用頻譜儀測量微弱信號 – RBW篇

2. 怎么用頻譜儀測量微弱信號 – 輸入衰減器篇

怎么用頻譜儀測量微弱信號 – RBW篇

頻譜分析儀的主要用途之一是搜索和測量微弱電平信號。這種測量的最終限制是頻譜儀自身產(chǎn)生的噪聲。這些由各種電路元件的隨機(jī)電子運(yùn)動產(chǎn)生的噪聲經(jīng)過分析儀多級增益的放大最后作為噪聲信號出現(xiàn)在顯示屏上。

該噪聲在頻譜分析儀里通常稱為顯示平均噪聲電平 (Displayed Average Noise Level，DANL )，也俗稱為頻譜儀的底噪或者靈敏度。

雖然使用一些技術(shù)可以測量略微低于DANL 的信號，但是 DANL 始終限制著我們測量低電平信號的能力。事實(shí)上，如果一個(gè)輸入信號接近于DANL的話，頻譜儀對該信號的測量結(jié)果為DANL+2.1~2.2 dB。如下圖所示。

RBW，學(xué)名分辨率帶，一般指頻譜分析儀中頻濾波器的3 dB帶寬，是頻譜分析儀一個(gè)非常重要的測試參數(shù)。

RBW也會影響信噪比或靈敏度。這是因?yàn)轭l譜儀自身產(chǎn)生的噪聲是隨機(jī)的并且在較寬頻率范圍內(nèi)保持了恒定的幅度，因此，通過濾波器的總噪聲功率由濾波器的帶寬決定。

所以如果將分辨率帶寬改變 10 倍，顯示的噪聲電平會改變 10 dB，如下圖所示。

對于連續(xù)波(正弦波)信號，使用頻譜分析儀所提供的最小的分辨率帶寬將會獲得最佳信噪比或靈敏度2。但需要注意的是，降低分辨率帶寬會延長掃描時(shí)間。

怎么用頻譜儀測量微弱信號 – 輸入衰減器篇

這一篇我們談一談輸入衰減

作為頻譜分析儀的第一部分電路，輸入衰減器的作用是保證信號輸入到混頻器時(shí)處在合適的電平上，從而防止發(fā)生過載、增益壓縮和失真。

由于衰減器是頻譜儀的一種保護(hù)電路，所以它通常是基于參考電平值而自動設(shè)置，不過也能以 10 dB、5 dB、2 dB 甚至 1 dB 的步進(jìn)來手動選擇衰減值。

在頻譜分析儀中，內(nèi)部的微處理器可以改變中頻增益從而補(bǔ)償輸入衰減器的變化。所以當(dāng)改變輸入衰減器時(shí)，分析儀輸入的信號在顯示器上的位置并不改變，只是顯示的噪聲上下移動。這時(shí)參考電平保持不變。如下圖所示，當(dāng)衰減從 10 dB 增加到 20 dB，DANL上升而信號電平保持不變。

最小的輸入衰減(0 dB)將會獲得最佳信噪比，但不幸的是此時(shí)的阻抗匹配也是最差的，因此最好盡量避免 0 dB 的設(shè)置。當(dāng)被測信號遠(yuǎn)大于噪聲電平時(shí)，可以設(shè)置為自動衰減。當(dāng)信噪比較小 (一般 ≤ 7 dB) 時(shí)，我們需要使用較低的輸入衰減，以獲得更高的信噪比，避免因?yàn)樵肼暪β屎托盘柟β式咏鴮?dǎo)致偏高的測量誤差。