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如何選擇頻譜分析儀的視頻濾波器帶寬

2011-07-18 來源:互聯網 字號:
   頻譜分析儀用戶有可能使用過頻譜分析儀的一項功能——視頻濾波器寬帶 (VFB),但并不真正理解它的含義。大多數用戶有可能僅僅模模糊糊知道該功 能大概是用于什么,或怎樣利用它獲取最佳的結果。因此,一般情況下,VFB一 直保持著它的默認狀態,盡管該狀態并不是最壞的設置,但也有可能不是最優 的。通過理解VFB的正確使用方法,大多數頻譜分析儀的測量都能夠得到大大改善。

   不合適的VFB設置可能引起極大的測量誤差,因此,了解何時需要改變VFB 的設置就非常重要(特別是當默認的設置有可能引起麻煩時)。VFB設置的正確 使用可以保證完成最佳的測量。

    頻譜分析儀中的視頻濾波器僅與顯示有關,更準確地說,與分析儀屏幕上 顯示有關.VFB是指放大顯示信號的電路(或濾波器)的帶寬,該電路的準確命 名是檢波器后電路,因為視頻濾波器接在檢波器之后,而大多數頻譜分析儀用 戶熟知的分辨率濾波器則位于檢波器的前面。

    非常窄的檢波器后帶寬等效于一個平均電路,因此,視頻濾波器有時也當 作一個信號平均器使用。不管怎樣描述或使用,VFB要與分辨率帶寬(RB)一起 理解,否則,VFB值沒有任何意義。例如,10KHz寬的VFB既可以認為寬也可以 認為窄,這要根據分辨率帶寬濾波器而定,若RB濾波器設置為1KHz,10KHz的 VFB認為是寬;但若RB設為1MHz,10KHz的VFB就認為是窄。VFB通常要同RB濾波 器一起考慮(以比值形式),該比值應根據欲顯示的信號類型以及要完成或測 量的參數而定。

    一般的默認設置是將VFB設為與RB相等,RB是獨立變量,而VFB要根據RB的 設置而變。因此,只要保持默認設置,當分辨率帶寬變化時,VFB隨之而變,但 VFB的變化并不影響RB的設置。一旦VFB單獨變化,就不再是默認設置(耦合或 自動位置),不再受RB變化的影響。為什么要使VFB比RB寬一些或窄一些呢? 有 兩方面的原因:一是滿足特殊信號類型的顯示需要,二是與先進的頻譜分析過 程有關。頻譜分析儀通常測量三種基本的信號類型——正弦波、脈沖和那些碼分多址 (CDMA)和正交幅度調制(QAM)中使用的或其它隨機或偽隨機分布的隨機信 號。VFB的設置對純正弦波沒有什么意義,雖然隨著VFB降低、測量時間將增 加,但VFB的變化對信號顯示沒有什么影響。因此,除非有更好的原因,沒有必 要將VFB設置得比RB小一點。可能的原因是正弦波信號的噪聲問題,當有噪聲 時,較窄的VFB可以平滑噪聲,使正弦波的顯示更好一些。通常,對于正弦波信 號,最好是保留VFB的默認設置。

    脈沖信號需要較寬的VFB以進行最好和最精確的測量和顯示。有些頻譜分析 儀用戶認為3:1的VFB/RB比足夠了,而有些人則認為需要10:1,作者認為5:1 的比值就相當夠了。不過,默認的1:1比值也能提供可接受的測試結果,大多 數人仍然保持默認的設置。但是,若是做到VFB與RB不`相關,并且使之寬于 RB,能得到最準確的頻譜顯示和測量結果。

    隨機信號的變化性帶來了測量問題,其頻譜在每次掃描時都發生變化,獲 得穩定的可重復顯示的最簡單方法是將信號通過一個較窄的VFB進行顯示平滑。 此處的“窄”通常是指至少采用100:1的RB/VFB比,為了得到更高準確度的結 果,該比值還有可能為1000:1或更高,這意味著當RB為10KHz時,將VFB設為 10Hz一點也不奇怪。不過,非常窄的VFB將大大增加測量時間,只有必要時才使 用。

    在進行先進的測量時,VFB有可能時寬時窄以完成復雜的測量過程。具體如 何設置不能在一般意義上討論,每種方法都不同,同時取決于要完成的測量任 務。以下舉兩個例子以說明這種觀點。

    非常窄的VFB可作為平均電路,對于脈沖信號的平均值取決于占空系數,即 通斷比。因此,1μs寬的脈沖寬度和1KHz的脈沖重復頻率(PRF)就有1000:1 的占空系數比,平均指將為峰值下20log(1000)=60dB。

    另一個例子是脈沖信號采用較寬的VFB設置。此時,感興趣的是顯示和測量 調制脈沖信息,測量時要使用頻譜分析儀的零頻寬方式,即將分析儀的整個屏 幕設置為僅顯示一個頻率,這樣就能得到檢波或解調的時域顯示波形。

主題閱讀:頻譜分析儀  濾波器
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