怎么用頻譜儀測量微弱信號– RBW篇

發布時間：2019-08-08                1881

      怎么用頻譜儀測量微弱信號– RBW篇

　　頻譜分析儀的主要用途之一是搜索和測量微弱電平信號。這種測量的最終限制是頻譜儀自身產生的噪聲。這些由各種電路元件的隨機電子運動產生的噪聲經過分析儀多級增益的放大最后作為噪聲信號出現在顯示屏上。 

　　該噪聲在頻譜分析儀里通常稱為顯示平均噪聲電平(DisplayedAverageNoiseLevel，DANL)，也俗稱為頻譜儀的底噪或者靈敏度。 

　　雖然使用一些技術可以測量略微低于DANL的信號，但是DANL始終限制著我們測量低電平信號的能力。事實上，如果一個輸入信號接近于DANL的話，頻譜儀對該信號的測量結果為DANL+2.1~2.2dB。如下圖所示。

　　RBW，學名分辨率帶，一般指頻譜分析儀中頻濾波器的3dB帶寬，是頻譜分析儀一個非常重要的測試參數。 

　　RBW(ResolutionBandwidth)代表兩個不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來的最低頻寬差異，兩個不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW，此時該兩信號將重疊，難以分辨。較低的RBW固然有助于不同頻率信號的分辨與測量，但是低的RBW將濾除較高頻率的信號成份，導致信號顯示時產生失真。失真值與設定的RBW密切相關，較高的RBW固然有助于寬頻帶信號的偵測，但是這將增加噪底(NoiseFloor)，降低量測靈敏度，對于偵測低強度的信號易產生阻礙。因此適當的RBW寬度是正確使用頻譜分析儀的重要參數。

 　　調整RBW而信號振幅并無產生明顯的變化，此時之RBW帶寬即可加以采用。

 　　較寬的RBW較能充分地反應輸入信號頻譜的波形與振幅，但較低的RBW將能區別不同頻率的信號。也就是說RBW代表兩個不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來的最低帶寬差異，兩個不同頻率的信號帶寬如低于頻譜分析儀的RBW，此時該兩信號將重迭，難以分辨，較低的RBW固然有助于不同頻率信號的分辨與量測，低的RBW將濾除較高頻率的信號成份，導致信號顯示時產生失真，失真值與設定的RBW密切相關，較高的RBW固然有助于寬帶帶信號的偵測，將增加噪聲底層值(NoiseFloor)，降低量測靈敏度，對于偵測低強度的信號易產生阻礙。

 　　下面這幅圖解釋了不同RBW對靈敏度的影響：

 　　RBW也會影響信噪比或靈敏度。這是因為頻譜儀自身產生的噪聲是隨機的并且在較寬頻率范圍內保持了恒定的幅度，因此，通過濾波器的總噪聲功率由濾波器的帶寬決定。

 　　所以如果將分辨率帶寬改變10倍，顯示的噪聲電平會改變10dB，如下圖所示。

      對于連續波(正弦波)信號，使用頻譜分析儀所提供的最小的分辨率帶寬將會獲得最佳信噪比或靈敏度2。但需要注意的是，降低分辨率帶寬會延長掃描時間。

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