頻譜分析儀原理
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對于HP-859X的頻譜儀，當分辨率帶寬變得很窄，在300Hz以下時，其濾波器就自動切換到數(shù)字濾波器上。對于859X的頻譜儀其內部的濾波器全是模擬的，沒有數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波器的測量速度要高于模擬。
用不同設置的分辨率帶寬去測量交調信號。如圖11所示。
當測量F1和F1+10kHz（F2）信號時，分辨率帶寬BW設置成10kHz，與兩個信號頻率差別是一樣的，這種情況下我們看到的是最外面的曲線，正好將兩個信號分開。但不太容易分辨，只是知道是有兩個信號存在。我們將BW下調一級，變成3kHz，圖11中的中間那條曲線，就可以將兩個信號分辨得非常清楚。但它的交調失真還是看不出來。我們再把BW進一步降低成為1kHz（實際是提高了分辨率），我們就可以更清晰地看到F1和F2，同時也看到兩個失真信號。
分辨率帶寬降低能提高分辨率，但對測量來說分辨率降低會增加掃描時間。這時我們可以對掃描時間進行人為設置，加快其掃描速度，提高測量速度。但是，由于掃描時間的改變會造成測量上的誤差，具體就是頻率升高，而幅度降低（見圖12）。
所以作為一種快速測量而不要求太高測量精度時，可以采用這種方法，但若要較高精度的測量，必須要使BW與測量時間置于自動聯(lián)動，方可滿足準確測量的要求。
頻譜分析儀第三個重要指標-動態(tài)范圍。動態(tài)范圍表示當兩個信號同時出現(xiàn)時，測量其幅度差的能力。影響它的因素有最大輸入功率、非線性工作區(qū)域、1dB壓縮點（有時為0.5dB）。
頻譜儀內部的混頻器有一定的線性工作區(qū)域，如果超過線性區(qū)域，輸入功率的變化與輸出功率的變化即呈非線性。輸出功率的變化量比輸入功率的變化量小，造成功率壓縮。如果功率壓縮存在，我們所測得的功率值就是不準確的。
那么我們如何判斷是否存在壓縮呢？可以利用頻譜儀內部的衰減器或外接衰減器來進行判斷。將衰減器的衰減量設置在10dB時，測量混頻器的輸出功率。再將衰減器的衰減量增加10dB，再去測量混頻器輸出功率也應線性地減小10dB。若變化量不是10dB，只有7或8dB，說明混頻器已工作在非線性區(qū)域，存在功率壓縮區(qū)。
即使當頻譜儀工作在線性區(qū)域的時候，混頻器仍然產生內部失真，因為它是有源的非線性器件。在最差的情況下，內部失真完全可以覆蓋被測件的失真產物或是外來的諧波失真。即使當內部失真低于要測信號的失真，也會引起測量誤差。因為當基波信號進入到頻譜儀時，它同樣會產生二次和三次諧波。這種失真是由頻譜儀內部產生的。這一失真會與輸入信號的失真混疊起來，最后輸出的諧波分量要比真實的失真高。這就造成了一定的測量誤差。這要求頻譜儀所產生的內部失真要盡量地小，使最后迭加出來的信號，趨近于被測信號。
如何降低頻譜儀內部的諧波失真和交調失真。這可利用失真特性，二次或三次諧波在數(shù)學公式上都存在這樣的特點，即若存在一個頻率為F的信號，其二次諧波為2F，三次諧波為3F。當兩個信號F1、F2存在，其交調失真有2F1-F2、2F2-F1等等，見圖13。當F信號功率變化1△時，2F功率會變化2△，它的三次諧波會變化3△。變化量分別是其2倍和3倍。也就是說當輸入功率降低1dB，二次諧波和三次諧波分別會降低2dB和3dB。交調失真是當F1、F2分別變化1△，2F1-F2和對應的2F2-F1均變化3△，這就是其特點。在測量時，頻譜分析儀本身產生的二次諧波信號越高，它測量的范圍越差。我們用輸入信號F0的功率值和產生信號諧波功率值之差來進一步定義動態(tài)范圍。凡是被測信號落在這一范圍之內，都可以測出。
如何使動態(tài)范圍增大（見圖14），我們可以利用上面所說的數(shù)學特性，只要將F0的功率降低1dB，2F0會降低2dB。這就使動態(tài)范圍增大了1dB。若F0的功率降低10dB，其動態(tài)范圍也會隨之增大10dB。三次失真的降低速度會更快。二次諧波和三次諧波的動態(tài)范圍是呈線性變化的，只是斜率不一樣。
我們用動態(tài)范圍和功率值建立一個坐標系，可以得到圖15的曲線，橫坐標實際是混頻器F0輸入功率值，縱坐標就是內部失真電平。在動態(tài)范圍的圖上劃出由基波產生的二次和三次失真產物與基波信號的相對關系。當一個混頻器F0的功率為0dB，它的二次諧波失真信號的功率是固定的，差值也是固定的?？梢钥闯?，當功率降低越低，動態(tài)范圍就越大。三次諧波更是如此。由此得出，混頻器輸入的功率越小，其動態(tài)范圍就越大。
對于小信號的測量還有一個影響因素是它的噪聲底。一個被測信號在儀器本身的失真范圍之下是不可測的，若隱含在儀器本身的噪聲底之下也是無法檢測的。
那么噪聲底由誰來決定？噪聲底的第一個因素是衰減量（見圖16）。當衰減器的衰減量為10dB時，我們可以看到這些噪聲曲線，同時看到一個小信號。當衰減量變成20dB，噪聲底會抬高10dB，小信號就會被覆蓋在平均噪聲功率之下，變成不可測量。所以衰減量會影響儀器的噪聲底，并降低了信噪比。所以要用盡可能小的輸入衰減以獲得最好的信噪比。在實際的測量中，顯示的信號電平不會隨衰減的增加而下降。這是因為當衰減降低了加到檢波器的信號電平時，中頻放大器會增加10dB來補償這個損失，這使熒光屏上的信號幅度保持不變。但噪聲電平被放大、增加了10dB。
另一個因素是中頻濾波器的帶寬（見圖17），帶寬越寬，進來的噪聲越多，功率當然也就越高。帶寬降低10倍，噪聲功率也會降低10倍；帶寬降低100倍，噪聲功率也會降低100倍。BW從100kHz變成10KHz，其噪聲平均顯示電平會降低10dB。
所以說頻譜儀的噪聲是在一定的分辨帶寬下定義的。廣義上說，頻譜分析儀的最低噪聲電平是在最小分辨率帶寬下得到的。
當頻譜儀設置的分辨帶寬以及衰減量固定時，那么它的噪聲底也就固定了。這時信號的檢測能力也決定了。當小信號低于噪聲底時就不可測量，高于噪聲底就變得可測。這個測量范圍就是被測信號與噪聲底的比值。信號若比噪聲底高10dB，可測范圍就是10dB。
這一信噪比我們置于縱坐標上，輸入功率在橫坐標上。（見圖18）當噪聲底固定的話，假設把BW設置在1kHz時，衰減量不變，那么它的噪聲是不變的，這時設輸入功率為-40dB，信噪比是75dB。當輸入功率為-30dB時，信噪比為85dB。從此看出，信號的降低，信噪比是降低的。噪聲底對動態(tài)范圍的影響。把信號對噪聲和信號對失真的曲線置于同一坐標系上，橫坐標是輸入功率，縱坐標是動態(tài)范圍（見圖19）。最大的動態(tài)范圍處于曲線的交點。這時內部產生的失真電平等于顯示的平均噪聲電平。
頻譜儀是否產
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