信號分析儀是怎樣「讀懂」信號的?
設置衰減、控制標度、優(yōu)化信噪比
當被測器件(DUT)連接至信號分析儀的輸入端時,信號首先通過的是射頻輸入衰減器和前置放大器這兩個元器件,其功能分別是衰減和放大信號,令信號幅度達到信號分析儀其他元器件能夠接受的程度。你還可以通過這兩個元器件控制顯示屏上的顯示標度, 在此過程中,衰減器設置可以幫助你優(yōu)化信噪比(SNR)。
接下來,信號將通過濾波器。在入門級信號分析儀中,這個濾波器通常是一個普通的帶通濾波器。如果信號分析儀的濾波器是一個預選器,那么這就是一個可調(diào)諧的帶通濾波器,它能夠覆蓋從低頻到高頻的整個頻域。預選器決定了分析儀在任何給定時刻能夠采集的頻率范圍。
了解混頻器的影響獲得精準測量
當濾波器掃描完整個分析帶寬后,信號將經(jīng)由混頻器的輸入端口進入混頻器,與此同時,混頻器的本地振蕩器(LO)端口也會接收來自本地振蕩器的信號,并用掃描發(fā)生器進行調(diào)諧。最終,輸入信號與LO信號的混合產(chǎn)物將從混頻器的第三個端口輸出。換句話說,混頻器輸出的是信號頻率與本地振蕩器頻率的和或差。
當混頻后的輸出信號等于信號路徑下游的中頻(IF)濾波器的頻率時,混頻信號將會經(jīng)過中頻濾波器繼續(xù)前進。 信號分析儀此時會確定信號的頻率,讓系統(tǒng)的其他部分只需負責處理幅度。在信號到達下一個濾波器之前,混頻器會將這個信號發(fā)送到 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC),將其從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。由于混頻器有可能引入雜散、噪聲或諧波,因此需要查看信號分析儀的特征以區(qū)分哪些信號特征是被測器件自身的,哪些是受混頻器影響添加或加劇的。
根據(jù)所需測量結(jié)果類型設置RBW
經(jīng)過混頻后的信號,其頻率已經(jīng)確定,并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,即將通過中頻濾波器。
在中頻濾波器中能夠控制的設置是分辨率帶寬(RBW)——中頻濾波器的 3 dB 帶寬。RBW較寬時,可快速進行掃描,不過水平分辨率會較低,本地噪聲會較高;當RBW帶寬較窄時,掃描需要更長的時間,因為你一次只需查看較窄帶寬,所以能夠區(qū)分頻率更接近的獨立信號,降低本底噪聲,提高頻率讀數(shù)精度。
控制中頻濾波器的帶寬,你能夠決定觀測的測量結(jié)果類型。當想要進行寬范圍掃描或快速掃描獲得粗略測量結(jié)果時可使用寬RBW,反之,當需要深入分析測量結(jié)果細節(jié)時,應使用窄RBW。
利用不同檢波器全面了解信號幅度
信號通過中頻濾波器后將通過數(shù)字檢波器,它將告訴你信號在掃描時間內(nèi)的幅度。與模擬頻譜分析儀相比,數(shù)字信號分析儀的優(yōu)勢是能夠選擇在屏幕上顯示的數(shù)據(jù)。
數(shù)字檢波器是將ADC所獲得的數(shù)據(jù)點分成多個區(qū)塊,然后從每個區(qū)塊選擇一個數(shù)據(jù)點,在屏幕上重構(gòu)信號。你可以選用不同算法,選擇每個區(qū)塊中使用的數(shù)據(jù)點。如正峰值檢波器可選擇每個區(qū)塊中最大的數(shù)據(jù)點;負峰值檢波器選擇的是每個區(qū)塊中最小的數(shù)據(jù)點。如果您想要了解極限情況,可以使用這些檢波器。而樣本檢測通常會選擇每個區(qū)塊中間的數(shù)據(jù)點,還有其他檢波器包括正態(tài)(也稱為 Rosenfell)檢波器和 RMS 檢波器。
此時,信號結(jié)束了信號分析儀內(nèi)部的旅程,
并顯示在屏幕上,可以開始你的測量了!