想了解更多的频谱仪原理频谱治疗仪( 六 ) _想了解更多的频谱仪原理

在任何情况下，相位噪声都是频谱分析仪或信号分析仪分辨不等幅信号能力的最终限制因素。如图 2-13所示，根据 3 dB 带宽和选择性理论，我们应该能够分辨出这两个信号，但结果是相位噪声掩盖了较小的信号。

图 2-13. 相位噪声阻碍了对非等幅信号的分辨
扫描时间
模拟分辨率滤波器
如果把分辨率作为评价频谱仪的唯一标准，似乎将频谱仪的分辨率（IF）滤波器设计得尽可能窄就可以了。然而，分辨率会影响扫描时间，而我们又非常注重扫描时间。因为它直接影响完成一次测量所需的时间。
考虑分辨率的原因是由于中频滤波器是带限电路，需要有限的时间来充电和放电。如果混频分量扫过滤波器的速度过快，便会造成如图 2-14 所示的显示幅度的丢失。（关于处理中频响应时间的其他方法，见本章后面所述的“包络检波器” 。）如果我们考虑混频分量停留在中频滤波器通带内的时间，则这个时间与带宽成正比，与单位时间内的扫描（Hz）成反比，即：
通带内的时间 =

许多模拟分析仪中所采用的同步调谐式准高斯滤波器的 k 值在 2 至 3 之间。

图 2-14. 扫描过快引起显示幅度的下降和所指定频率的偏移
我们得出的重要结论是：分辨率的变化对扫描时间有重大影响。老式模拟分析仪通常都能按 1、3、10 的规律或大致等于 10 的平方根的比率提供步进值。所以，当分辨率每改变一档，扫描时间会受到约 10 倍的影响。Keysight X 系列信号分析仪提供的带宽步进可达 10%，以实现扫宽、分辨率和扫描时间三者更好的折衷。
频谱分析仪一般会根据扫宽和分辨率带宽的设置自动调整扫描时间，通过调节扫描时间来维持一个被校准的显示。必要时，我们可以不使用自动调节而采用手动方式设定扫描时间。如果所要求的扫描时间比提供的最大可用扫描时间还短，频谱仪会在网格线右上方显示“Meas Uncal”以表示显示结果未经校准。
数字分辨率滤波器
是德科技频谱分析仪或信号分析仪中所使用的数字分辨率滤波器对扫描时间的影响与之前所述的模拟滤波器不同。对于扫描分析，利用数字技术实现的滤波器在不进行更深入处理的条件下，扫描速度提高至原来的 2 至 4倍。
而配有选件 FS1 的 X 系列信号分析仪利用编程方法可以校正分辨率带宽在大约 3 kHz 至 100 kHz 之间时扫描速度过快的影响。因此取决于特定的设置，扫描时间可以从秒级缩短到毫秒级。见图 2-14a 。不包括校正过程的扫描时间将达到 79.8 秒。图 2-14b 显示了分析仪配有选件 FS1 时，扫描时间达 1.506 秒。对于这些最宽的分辨率带宽，扫描时间已经非常短。例如，在 k = 2、1 GHz 扫宽、1 MHz 分辨率带宽条件下，使用公式计算得出扫描时间仅为 2 毫秒。
对于较窄的分辨率带宽，Keysight 频谱分析仪或信号分析仪使用快速傅立叶变换（FFT）来处理数据，因此扫描时间也会比公式预计的时间短。由于被分析的信号是在多个频率范围中进行处理，所以不同的分析仪会有不同的性能表现。例如，如果频率范围为 1 kHz，那么当我们选择 10 Hz 的分辨率带宽时，分析仪实际上是在 1 kHz 单元中通过 100 个相邻的 10 Hz 滤波器同时处理数据。如果数字处理的速度能达到瞬时，那么可以预期扫描时间将缩短 100 倍。实际上缩减的程度要小些，但仍然非常有意义。