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浅析频谱分析仪原理及使用方法
更新时间:2018-01-29   点击次数:660次
   浅析频谱分析仪原理及使用方法
  对于电磁干扰题目的分析而言,频谱分析仪是比示波器更有用的仪器,用频谱分析仪可以直接显示出信号的各个频谱分量。
  1.1 频谱分析仪的原理
  频谱分析仪是一台在一定频率范围内扫描接收的接收机,它的原理图如图1所示。
  频谱分析仪采用频率扫描超外差的工作方式。混频器将天线上接收到的输进信号与本振产生的信号混频,当混频的频率即是中频时,这个信号可以通过中频放大器,被放大后,进行峰值检波。检波后的信号被视频放大器进行放大,然后显示出来。由于本振电路的振荡频率随着时间变化,因此频谱分析仪在不同的时间输出的频率是不同的。当本振荡器的频率随着时间进行扫描时,屏幕上就显示出了被测信号在不同频率上的幅度,将不同频率上信号的幅度记录下来,就得到了被测信号的频谱。根据这个频谱,就能够知道被测设备是否有超过标准规定的干扰发射,或产生干扰的信号频率是多少。
  1.2 频谱仪的使用方法
  要获得正确的丈量结果,必须正确地操纵频谱分析仪。本节简单先容频谱分析仪的使用方法。正确使用频谱分析仪的关键是正确设置频谱分析仪的各个参数。下面解释频谱分析仪中主要参数的意义和设置方法。
  (1)频率扫描范围
  规定了频谱分析仪扫描频率的上限和下限。通过调整扫描频率范围,可以对感爱好的频率进行细致的观察。在频率分辨率一定的情况下,扫描频率范围越宽,则扫描一遍所需要时间越长,频谱上各点的丈量精度越低,因此,在可能的情况下,尽量使用较小的频率范围。在设置这个参数时,可以通过设置扫描开始频率和终止频率来确定,例如:startfrequency=l MHz,stop frequency=ll MHz。也可以通过设置扫描中心频率和频率范围来确定,例如:center frequency=6 MHz,span=10 MHz。这两种设置的结果是一样的。
  (2)中频分辨带宽
  规定了频谱分析仪的中频带宽,这项指标决定了仪器的选择性和扫描时间。调整分辨带宽可以达到两个目的,一个是进步仪器的选择性,以便对频率相距很近的两个信号进行区别。另一个目的是进步仪器的灵敏度。由于任何电路都有热噪声,这些噪声会将微弱信号沉没,而使仪器无法观察微弱信号。噪声的幅度与仪器的通频带宽成正比,带宽越宽,则噪声越大。因此减小仪器的分辨带宽可以减小仪器本身的噪声,从而增强对微弱信号的检测能力。
  分辨带宽一般以3 dB(或者6 dB)带宽来表示。当分辨带宽变化时,屏幕上显示的信号幅度可能会发生变化。若丈量信号的带宽大于通频带带宽,则当带宽增加时,由于通过中频放大器的信号总能量增加,显示幅度会有所增加。若丈量信号的带宽小于通频带宽,如对于单根谱线的信号,则不管分辨带宽怎样变化,显示信号的幅度都不会发生变化。信号带宽超过中频带宽的信号称为宽带信号,信号带宽小于中频带宽的信号称为窄带信号。根据信号是宽带信号还是窄带信号能够有效地鉴别干扰源。
  (3)扫描时间
  仪器接收的信号从扫描频率范围的zui低端扫描到zui所使用的时间叫做扫描时间。扫描时间与扫描频率范围是相匹配的。假如扫描时间过短,频谱仪的中频滤波器不能够充分响应,结果幅度和频率的显示值变为不正确。
  (4)视频带宽
  视频带宽至少与分辨带宽相同,为分辨带宽的3至5倍。视频带宽反映的是丈量接收机中位于包络检波器和模数转换器之间的视频放大器的带宽。改变视频带宽的设置,可以减小噪声峰一峰值的变化量,进步较低信噪比信号丈量的分辨率和复现率,易于发现隐躲在噪声中的小信号。
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