工程師之餘 發表於 2018-11-07 16:49:20
頻譜分析儀工作原理
目前信號的分析主要從時域、頻域和調製域三個方面進行，頻譜分析儀分析的是信號的頻域特性，它主要由預選器、掃頻本振、混頻、濾波、檢波、放大等部分組成。
頻譜分析儀的基本工作原理是輸入信號經衰減器加到混波器，與可調變的掃頻本振電路提供的本振信號混頻後，得到中頻信號再放大，濾波與檢波，把交流信號及各種調製信號變成一定規律變化的直流信號，在顯示器上顯示。
輸入衰減器是以10 dB為步進的衰減器，主要用途是擴大頻譜儀的幅度測量範圍，保證第一混頻器對被測信號來說處於線性工作區，使輸入信號與頻譜儀達到良好的匹配。濾波器的作用是抑制鏡像幹擾以及其他噪聲幹擾，保證測量的穩定準確。混頻器也稱變頻器，它能將微波信號變換成所需要的中頻信號，而第一變頻器是寬帶頻譜儀中最關鍵的微波部件之一，它包括基波混頻器和高頻段混頻器。中頻電路部分的可變增益電路和輸入衰減器一起聯控，或者由微處理器控制，根據輸入信號幅度大小改變頻譜分析儀的總增益，它的變化範圍就決定了參考電平的範圍。對數放大電路決定了頻譜分析儀的顯示動態範圍和它的增益分檔調節。檢波電路一般都是峰值檢波再濾波。
頻譜分析儀的輸入信號一般以2.9 GHz頻率為分界點，低於2.9 GHz的信號為低波段信號，而頻率高於2.9 GHz的信號為高波段信號。低波段的信號與第一本振的基波混頻後得到第一中頻，再經濾波後到第二變頻器，第一中頻信號與第二本振差頻得到第二中頻信號，再與第三本振混頻得到所需中頻信號;而高波段信號經預選後與第一本振相應的諧波混頻後得到的中頻信號與第三本振差頻得到所需要的中頻信號;該中頻信號經後續電路處理後顯示。顯示電路的視頻濾波器實際上是個低通濾波器，對模擬顯示器，視頻濾波器輸出信號加到顯示器垂直偏轉線路供顯示，而對數字顯示器，則視頻濾波器輸出的信號先經A/D變換，數位化後經微處理器和圖像顯示控制器處理後送顯示器顯示。
有兩種技術方法可完成信號頻域測量（統稱為頻譜分析）。
1．FFT分析儀 用數值計算的方法處理一定時間周期的信號，可提供頻率；幅度和相位信息。這種儀器同樣能分析周期和非周期信號。FFT 的特點是速度快；精度高，但其分析頻率帶寬受ADC採樣速率限制，適合分析窄帶寬信號。
2．掃頻式頻譜分析儀可分析穩定和周期變化信號，可提供信號幅度和頻率信息，適合於寬頻帶快速掃描測試。
常用的頻譜分析儀品牌：
安捷倫（Agilent）
泰克（Tektronix）
艾法斯（Aeroflex）
羅德與施瓦茨（R&S）
普源精電（Rigol）
安立（ANRITSU）
安諾尼（Aaronia）
愛德萬（advantest）
固緯（GWINSTEK）
依愛（中電41所）
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