“拆解”頻譜分析儀，徹底“看透”頻譜分析儀內部結構！

頻譜分析儀采?掃頻式原理來(lái)完成信號的頻域測試，據博宇訊銘了解其功能是要分辨輸?信號中各個(gè)頻率成份并測量各頻率成份的功率,獲得?幀寬帶頻譜。  

為完成該功能，在掃描-調諧頻譜分析中采?超外差?式，提供寬的頻率覆蓋范圍，同時(shí)允許在中頻（IF）進(jìn)?信號處理。  

如下圖是超外差式掃頻頻譜分析儀的結構框圖：  

頻譜分析儀測量出?個(gè)信號主要過(guò)程如下  

1.信號通過(guò)衰減以控制電平到合適的范圍內  

2.通過(guò)混頻器做變頻處理  

3.通過(guò)中頻帶通濾波處理（RBW在這?起作?）  

4.通過(guò)對數放?器，將信號幅度轉換為對數單位  

5.通過(guò)檢波處理，得到信號的包絡(luò )信息，反映信號幅度的?低  

6.視頻濾波處理，對包括電壓信號進(jìn)?低通平滑處理，減?包絡(luò )電壓信號的噪聲抖動(dòng)范圍（VBW在這?起作?）  

7.檢波處理，根據顯?器的像素數?進(jìn)?檢波顯?  

頻譜分析儀內部結構  

輸入端衰減器Attenuator  

為了避免信號過(guò)大，造成頻譜儀內部元件飽和甚至損壞，通常先將信號衰減，之后顯示時(shí)再放大，屏幕上的功率值為實(shí)際的功率值，無(wú)需換算，單衰減量通常會(huì )顯示給使用者參考。  

低通濾波器或預選器  

低通濾波器的作用是阻止高頻信號到達混頻器。這樣防止帶外信號與本振相混頻在中頻產(chǎn)生多余的頻率響應。微波頻譜分析儀用預選器代替了低通濾波器，預選器是一種可調濾波器，能夠濾掉我們所關(guān)心的頻率以外的其它頻率上的信號。  

混頻器Mixer及中頻濾波器IFfilter  

中頻濾波器（IFfilter）的輸入頻率固定，Mixer的作用是將目標頻率降至IF的頻率（降頻Downconvert）。Mixer將RF輸入信號與本地振蕩器(Localoscillator)運算后得到兩組頻率信號，一組是fout=(fosc-fRF)，另一組是fout=(fosc+fRF)，經(jīng)過(guò)低通濾波器LowPassFilter后，只有較小的fout=(fosc-fRF)通過(guò)IFfilter。這個(gè)IF=(fosc-fRF)中頻信號的頻率就是輸入信號在FRF的功率，屏幕上以一個(gè)點(diǎn)表示。點(diǎn)的高低表示功率大小。  

混頻器Mixer將輸入頻率與本地振蕩器運算變?yōu)橹蓄l，這個(gè)稱(chēng)為降頻Downconvert；本地振蕩器的頻率不斷變化，才能待測頻譜的信號從startfrequency到stopfrequency，從而得到頻譜圖。換句話(huà)說(shuō)你在span設定的頻寬就是Localgenerator掃描的頻寬。  

掃頻器Sweepgenerator  

剛剛的IF信號功率，只表示了輸入信號中單一特定頻率的功率，所以只是一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)只表示了IFfilter上一個(gè)非常窄的頻寬范圍內的總功率。如果使用者想把某個(gè)頻段范圍的功率曲線(xiàn)全部畫(huà)出來(lái)，理論上就需要不斷移動(dòng)IFfilter的中心頻率來(lái)獲得該頻段的功率。實(shí)際上IFfilter的中心頻率是固定的，所以只能調整LO(LocalOscillator)的頻率。LO本身由電壓控制頻率，其實(shí)是個(gè)VCO（Voltagecontroloscillator），因此Sweepgenerator就擔任了voltagecontroller的角色，通過(guò)改變Sweepgenerator的電壓來(lái)改變LO的頻率，將信號的不同頻率傳送到IFfilter。  

檢波器  

頻譜分析儀會(huì )使用包絡(luò )檢波器將中頻信號轉換為視頻信號。最簡(jiǎn)單的包絡(luò )檢波器由二極管、負載電阻和低通濾波器組成。  

（視頻信號：一種頻率范圍從零(直流)到由電路元件決定的某個(gè)較高頻率的信號。頻譜儀早期的模擬顯示技術(shù)用這種信號直接驅動(dòng)CRT的垂直偏轉，因此被稱(chēng)為視頻信號。）  

視頻濾波器-Videofilter  

Videofilter是一個(gè)低通濾波器，用來(lái)過(guò)濾IFfilter之后的包洛波（envelope），而envelope最差就是貼著(zhù)IF信號走，最大頻率不會(huì )超過(guò)RBW，因為VBW越小越能緩和envelope的變動(dòng)率。代價(jià)也是sweeptime變長(cháng)。視頻濾波器不會(huì )降低平均噪聲電平，但能減少噪聲的低電平信號，通過(guò)減小VBW能暴露出較寬Videofilter看不到的低電平信號，從而使得信號不被噪聲淹沒(méi)。  

顯示-Display  

功率是RBW內計算出來(lái)的功率，當RBW變大時(shí)，Noisefloor也會(huì )變高，因為雜波會(huì )隨著(zhù)RBW變大把其它頻率上的雜波吸收進(jìn)來(lái)。但是待測信號的功率值不會(huì )因為RBW的大小而變化，因為待測信號的頻率是固定的。  

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