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如何使用频谱仪来测量微弱信号?

发布时间:2022-11-30 11:52:15                2722

  很多人对于如何用频谱仪测量微弱信号还不是很清楚,下面安泰维修专业从事仪器仪表维修工程师带大家了解一下关于频谱仪作用于测量微弱信号方法,相信您在阅读完本篇文章后能帮助到您,让你少走弯路!  

       那到底怎么用频谱仪来测量微弱信号呢?下面安泰维修工程师会分为大家讲解内容如下。

  一、如何用频谱仪测量微弱信号 – RBW篇

  频谱分析仪的日常主要用途之一,是用来进行搜索和测量微弱电平信号。这种测量的终限制是频谱仪自身产生的噪声。这些由各种电路元件的随机电子运动产生的噪声,经过分析仪多级增益的放大会作为噪声信号从而出现在显示屏上。

  此噪声在频谱分析仪里通常称为显示平均噪声电平 (Displayed Average Noise Level,DANL ),在使用当中也被我们称为频谱仪的底噪或者灵敏度。

  虽然我们使用一些技术可以测量略微低于DANL 的信号,但是 DANL 始终限制着我们测量低电平信号的能力。事实上,如果一个输入信号接近于DANL的话,那么频谱仪对该信号的测量结果为DANL+2.1~2.2 dB。将如下图所示

  RBW,学名分辨率带,一般指频谱分析仪中频滤波器的3dB带宽,是频谱分析仪一个非常重要的测试参数。

  RBW也会影响信噪比或灵敏度。这是因为频谱仪自身产生的噪声是随机的并且在较宽频率范围内保持了恒定的幅度,因此,通过滤波器的总噪声功率是由滤波器的带宽而决定的。

  所以我们如果将分辨率带宽直接改变 10 倍的话,显示的噪声电平也会随之改变10dB,将如下图所示:

  对于连续波(正弦波)信号,使用频谱分析仪所提供的的分辨率带宽将会获得信噪比或灵敏度2。但需要注意的是,降低分辨率会导致带宽会延长扫描时间。

  二、如何用频谱仪测量微弱信号 – 输入衰减器篇

  我们来谈一谈输入衰减的情况

  首先作为频谱分析仪的部分电路,我们输入衰减器的作用是能够保证信号输入到混频器时处在合适的电平上,从而防止发生过载后,从而导致增益压缩和失真。

  由于衰减器是频谱仪的一种保护电路,所以对于它通常是基于参考电平值而自动设置,不过也能以 10 dB、5 dB、2 dB 甚至 1 dB 的步进来手动选择衰减值。

  在频谱分析仪中,内部的微处理器可以改变中频增益从而补偿输入衰减器的变化。所以当改变输入衰减器时,分析仪输入的信号在显示器上的位置并不改变,只是显示的噪声上下移动。这时参考电平保持不变。如下图所示,当衰减从 10 dB 增加到 20 dB,DANL上升而信号电平保持不变。

  仪器的输入衰减(0 dB)将会获得信噪比,但不幸的是此时的阻抗匹配也是差的,因此尽量避免 0 dB 的设置。当被测信号远大于噪声电平时,可以设置为自动衰减。当信噪比较小 (一般 ≤ 7 dB) 时,我们需要使用较低的输入衰减,以获得更高的信噪比,避免因为噪声功率和信号功率接近而导致偏高的测量误差。

希望上文的如何用频谱仪测量微弱信号的方法对广阔的仪器爱好者有所协助。如果您发现频谱仪出现了故障,作为安泰维修工程师建议还是要找专业的人员去修理,否则因为自己操作不当可能导致频谱仪维修故障更为严重。武汉安泰测试设备维修有限公司作为专业从事各类型仪器维修公司,深耕频谱仪维修行业14年,不限于示波器维修、频谱仪维修网络分析仪维修、电源维修、热像仪维修、信号源维修、功放维修等,帮您解决任何仪器维修故障问题哦,欢迎随时咨询!

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