掃描調(diào)諧分析儀的基本原理

掃描調(diào)諧分析儀的基本原理

從下圖中，我們不難看出，它是用超外差接收機的方式來實現(xiàn)頻譜分析的。

　　最基本的核心部分是它的混頻器�；�本功能是將被測信號下變至中頻21.4MHz，然后在中頻上進行處理，得到幅度。在下變頻的過程中，是由本振來實現(xiàn)下變頻的。本振信號是掃描的，本振掃描的范圍覆蓋了所要分析信號的頻率范圍。所以調(diào)諧是在本振中進行的。全部要分析的信號都下變頻到中頻進行分析并得到譜頻。這與日常所用的電視機、收音機的原理是一樣的。
　　但是有線電視輸出信號范圍很廣，比如有50個頻道播放。這50個信號是同時進入接收機的，其總功率是迭加的。而所看的電視節(jié)目只能是其中之一。同理，送入頻譜儀的輸入端口信號是所采集信號的總和，其中包括所要分析的特定信號，所輸入到頻譜儀的功率是總功率。由此要引入一個參數(shù)-最大燒毀功率。這一值是1瓦或是+30dBm。也就是說輸入到頻譜儀的信號功率總和不能超過1瓦，否則將會燒毀儀器的衰減器和混頻器。 電池測試儀| 相序表| 萬用表| 功率計| 示波器| 電阻測試儀| 電阻計| 電表| 鉗表| 高斯計| 電磁場測試儀| 電源供應(yīng)器
　　例如，我們要監(jiān)測一個衛(wèi)星信號，假設(shè)其頻率為12GHz，其功率可能只有-80dBm左右，這是很小的。但要知道輸入信號是由很多信號迭加組成的，若是在其它某一頻率上包括一個很強的信號，即使你沒有看到這個大功率信號，若輸入信號功率的總和大于1瓦，也是要燒毀頻譜儀的，而其中的大功率信號并不是你所要分析的信號。這是我們在日常工作中需多加小心的，因為更換混頻器的費用是很高的。
　　當(dāng)然，頻譜儀在輸入信號時并沒有直接將其接入混頻器，而是首先接入一個衰減器。這不會影響最終的測量結(jié)果，完全是為了儀表內(nèi)部的協(xié)調(diào)，如匹配、最佳工作點等等。它的衰減值是步進的，為0dB、5dB、10dB，最大為60dB。
　　還有的頻譜儀是不能輸入直流的，否則也會損壞器件。另外，還應(yīng)注意不能有靜電，因為靜電的瞬時電壓很高，容易把有源器件擊穿。日常工作中把儀表接地就會有很好的效果，當(dāng)然要有保護接地會更好。
　　在中頻，所有信號的功率幅度值與輸入信號的功率是線性關(guān)系。輸入信號功率增大，它也增大，反之相同。所以我們檢測中頻信號是可行的。另外，為了有效檢測，要有一個內(nèi)部中頻信號放大。混頻器本身有差落衰減，本頻和射頻混頻之后它并不是只有一個單一中頻出來，它的中頻信號非常豐富，所有這些信號都會從混頻器中輸出。在眾多的諧波分量中，只對一個中頻感興趣。這就是前面所說的21.4MHz。這是在儀器器件中已做好的，用一個帶通濾波器把中心頻率設(shè)在21.4MHz，濾除其它信號，提取21.4MHz的中頻信號。通過中頻濾波器輸出的信號，才是我們所要檢測的信號。
　　濾波器在工作中有幾個因素：中心頻率是21.4MHz，固定不變，其30dB帶寬可以改變。比如對廣播信號來說，其帶寬一般是幾十kHz，若信號帶寬是25kHz，中頻的帶寬一定要大于25kHz。這樣，才能使所有的信號全部進來。如果太寬，就會混入其它信號；如果太窄，信號才進來一部分，或是低頻成份，或是高頻成份。這樣信號是解調(diào)不出來的。
　　中頻帶寬設(shè)置根據(jù)實際工作的需要來決定的。當(dāng)然它會影響其它很多因素，如底噪聲、信號解調(diào)的失真度等。
　　經(jīng)過中頻濾波器的中頻信號功率就是反應(yīng)了輸入信號的功率。檢測的方法就是用一個檢波器，將它變?yōu)殡妷狠敵觯�體現(xiàn)在縱軸的幅度。當(dāng)然還要經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換和一些數(shù)據(jù)處理，加一些修正和一些對數(shù)、線性變換。這足以給我們帶來信號分析上的許多方便。
　　頻譜分析是要分析頻域的。一個信號要分析兩個參數(shù)，一是幅度，二是頻率。幅度已經(jīng)得出，而頻率和幅度要對應(yīng)起來，在某一頻率是什么幅度。 下面介紹一下頻率是如何測量的，如何與幅度對應(yīng)起來。
　　其實很簡單。它是通過本振與掃描電壓對應(yīng)起來的。本振是一個壓流振蕩器。本振信號是個掃描信號。掃描控制是由掃描控制器來完成的。它同時控制顯示器的橫坐標(biāo)。從左到右當(dāng)掃描電壓在OV時，在顯示器上是0點，對本振信號來說是F1點，即起始頻率點。當(dāng)掃描電壓到10V時，在顯示器上是終止頻率點，本振電壓就是在終止頻率點，中間是線性的。通過這樣的方法，使得顯示器坐標(biāo)的每一點與本振F1、F2的每一點對應(yīng)起來（射頻信號是本振信號減去中頻信號21.4MHz。當(dāng)我們操作頻譜儀進行分析時，實際是在改變本振信號的頻率）。