超外差式频谱分析仪工作原理详解

"这篇资料详细阐述了频谱分析仪的工作原理，主要针对射频微波领域的基础和测量，由Rohde&Schwarz中国培训中心提供，由讲师付国映讲解。内容涵盖了频域测量的重要性以及超外差式频谱分析仪的内部构造和工作流程。" 频谱分析仪是一种至关重要的测试设备，它用于分析和测量信号在频域中的分布，对于理解和解析复杂信号，如AM信号和QPSK信号，具有非常关键的作用。在时域中，难以获取这些信号的详细信息，而在频域中，信号的组成和特性变得清晰。频谱分析仪通过将信号转换到中频并进行滤波和放大，使我们能够观察到信号的频谱成分。 超外差式频谱分析仪是其常见的一种类型，它利用本地振荡器（LO）产生的信号与输入射频信号（RF）混合，将RF信号转换为固定中频（IF）。这一过程使得信号能够在一个可控制的频率范围内进行处理。扫描LO的频率，就能在频率轴上覆盖输入信号的全范围。 中频滤波器（RBW）是决定频谱分辨率的关键部分，它是一个带通滤波器，决定了分析仪可以分辨的最小频率间隔。对数放大器用于压缩中频信号的动态范围，使得宽范围的信号强度能在显示器上均匀显示。包络检波器进一步处理信号，将其转化为基带信号，而视频滤波器（VBW）则对基带信号进行低通滤波，以减少噪声并改善显示效果。 在测量过程中，由于扫描频率点远多于屏幕像素点，需要通过检波技术将多个测量点映射到有限的显示点上。现代频谱分析仪通常采用液晶显示器，相较于传统的阴极射线管，体积更小巧，且响应速度更快。 滤波器的设计对于抑制镜像频率至关重要。在接收机的低中频方案中，第一次变频会将输入信号频率降低，以避免镜像频率干扰有效信号的测量。这确保了频谱分析仪在宽频率范围内的精确性和可靠性。 频谱分析仪的原理涉及信号的频域转换、滤波、放大和显示等多个步骤，理解这些基本原理对于有效地使用频谱仪进行射频和微波信号的分析是必不可少的。在实际应用中，根据不同的测量需求，选择合适的RBW和VBW设置，以及考虑滤波器设计，可以提高测量的准确性和效率。