数字式频谱分析仪原理分析

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1、王春菊（唐山电视发射台，河北唐山（:-（（（）困1正助E形时棚困2正助脚酬频谱分析仪在广播电视发射、苻线电视传输以及无线通信测虽中得到越来越广泛的应用。!频谱分析仪的产生及理论基础大家知道，一个电信号是电压作为时间的函数。一个衔单的直流信号川电压的幅度大小及其极性表示就足够了，迗为信兮不随时问而变化。但逛当一个电信号随时问而变仆时，就不仅要描述其变化的大小，井！要描述它随时问是如何变化的。比如已知一个随吋间作正弦变化的信号！（"）”##$%&!!"，其幅度为#，频率为!，周期$”！’！，那么就可画出阁！的波形阁。如果

2、把这个信号用幅度作为频率的函数，就会得到图&的波形。这个图形要比图！简单得多，一•眼就司肴出这个信号为只包含一个频率成分！、幅度为#的正强波。这就足信号的频域•衣示法，即信兮的频谱0如果信号不是正弦波信号，频«将是怎样的呢？从理论上可以通过傅立叶变换将其用一些单个正弦波之和來表示。下而再看毎个频率分景上信号的幅度。比如一个周期性函数！（"），重复周期为$，角频率&!!。当！（"）满足狄义赫利条件时，它可以展开成三角形式的傅立叶级数!（"）”%（）（%,*+#&4%••”））（、*+#&”"）&雜&••"））定榀口期：

3、&（（!8!（8!<贵彺编辑：哈宏疆作者简介：&频谱分析仪和示波器（频域和时域）的关系如前面所述，一个电信号可以用它所包含的频率分虽即频谱分布情况來描述。频谱分析仪就足信号频域的分析仪器。而电子示波器是经常使用而且比较简平、直观、易懂的信号时域分析仪器。两者观测同一屯信号时所产生的结果有考密切的㈧在联系。这种联系可以用阁-的三维坐标阁形來启观而形象地衷示。由阁-可知频谱仪和示波器足从不同的角度去观察冋一信号的，各肉反应了信号的某个侧而，两齐朔得结果是可互译的。囲3倍银WBH时城关系三魁标图-数字式频谱仪结构原理频谱

4、分析仪就其工作原理可分力数宇式和模拟式两大类，其中数字式频谱分析仪以其运箅速度快、体积小、甫最轻、内附可充电电池无需市电，以及可编程、存储等先进性而得到越来越广泛的应用。阁.是数字式频谱分析仪的基木原理方框阁，它由以下几大部分组成。（!）基准电平控制器基准电平是使示波管（/01）显示偏转到刻度顶端所需要的信号强度，基准电平的控制是通过02缺减器和32增益来实现的。当用仪器面板上的基准电平控制旋钮设定袋减增益尕以后，分析仪内部就会自动进行02衮减和32增益调幣。输入信号首先被衰减到第一混频器规定的输入电平，以减少失真和

5、寄生干扰。混频输出的信号洱进行32增益自动控制，使信号最终的放大景达到设贤的基准电平。（&）频率控制器由原理框图可以分析山，第一本振决定了输入信号被选频的范W，即所观测和分析的频率范闱。频率控制器就足通过改变第一木振的频率扫描范围，在显示器t得到所要分析的频率范围。当转动频率控制旋钮时，就会看到频谱阁形句左或向右移动，也就是被测频率范围肉商频或低频变化。（-）间隔控制器（#45%’6$7）间隔控制器用來调节木振扫描的频率宽度，即所以示频王春菊（！；：<8）,工程师，毕业子河北工学院（现河北工业大学）自动化工程系。标准

6、、检测与仪器！"#$%&$’&()*$”+’*)*%#$%&，%•’#’+)*%#f^iAlaSaSSir右做MK图4败字式頻谱分析仪原理方細jinJin谱的带宽。此控制旋钮在仪器控制面板上一般川！”#$:&’（來标示，当调幣此旋钮吋会沿到频谱线散开或集聚，通过调节它來设定水平轴上每格所农示的频率宽度数值。例如，调整为广+，-i&，如果屏蘇水平方向共，个格，则可以扫描的频率范围为）**如果频率控制器将中心频率设定在./0+，-，那么频谱的显示范围将在/01）/0+，-之间。（2）分辨率带宽（345）校制器它是放在第

7、三中频级后面的带通滤波器，它决定了毎根谱线的宽度，也决定了间隔多大距离的信号可以被分开。345滤波器的带宽越窄，靠将很近的i?》线就可以被分开，看得更消楚，分辨率就越高。从理想状态讲，力了其实地描绘出信号的频谱和分辨开十分靠近的信号，345滤波器特性应当非常窄。图0#足一个信号的频谱图形，6个频率分蛩都分辨得很消楚。而当增大分辨率带宽的时候，同样是这个信号，将产生图07的频谱效粜，使两边的两个频率分S分辨不淸而被忽视。（＞）⑻图5倌号頻谱图形当然，不是说345滤波器带宽越窄越好，窄应有限度。若带宽过窄就会使通过滤波器

8、的信兮不能达到其峰值而产生测虽结果不正确。还有当选定的345滤波器带宽很窄，并.H.扫描的频率范闹又很宽时，会使-次扫描所需的吋间很长。因此，要保持合理的扫描速度，345滤波器带宽应当随的增大而变窄，随！”#$::&’（的减小而变宽。另夕卜，当345带宽变窄时，屏幕底层所显示的噪声底即基线（俗称毛茸）将会降低，冇利于将毛茸里面的一些小信号露出来