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频谱分析仪应用解惑,让你更了解带宽!

作者:博宇讯铭

带宽是频域分析中的常见指标,频谱分析仪中常见的带宽有分辨率带宽和视频带宽,博宇讯铭会在本文中全面讲解这些概念,以及之间的联系和区别。

分辨率带宽RBW(ResolutionBandwidth),代表频谱分析仪将两个不同频率的信号清晰分辨出来的能力。

两个不同频率的信号的距离如低于频谱分析仪的RBW,此时该两信号将部分重叠难以分辨。就像一幅图画在电脑上使用不同的分辨率去观察,清晰度是完全不同的。这里的“清晰”只是主观感受,普遍量化的标准是分辨率带宽定义在距离载波峰值衰减3dB的地方。在电磁干扰(EMI)测试标准中,分辨率带宽的标准为6dB。可以说6dB的选择性比3dB要强。

如图1所示是基于频谱仪测量两个距离约20kHz的单音信号,在使用带宽为30kHz,10kHz,3kHz的RBW观察时,这两个频率相近的信号测量的功率完全不变,信号被清晰分辨出来的程度是完全不同的。


频谱分析仪


但是3dB带宽这个量化标准仍然是不够严谨,因为它只约束了3dB这一个点的位置。在相同的RBW下,还需要“矩形系数”这个参数,如图2所示。有的地方称为形状因子,就是衰减60dB时的带宽和衰减3dB时的带宽的比值。这个值越小越好,表明这个选择形状细长,能够将频率临近的信号完整地分离出来。一般来说,常见的数字频谱分析仪的矩形系数普遍为5:1左右。一个极端情况,如果3dB带宽和60dB带宽相同,那么矩形系数为1,这就是一个长方形了!


频谱分析仪


RBW的带宽和矩形系数,基本上决定了一个频谱分析仪的频率分辨能力,也就是将不等幅信号分辨出来的能力;反过来看,一旦RBW确定,那么是不能够观察到窄于RBW的频率谱线的。如图3所示,随着频率分辨能力的变化,两个临近的不等幅信号的分辨程度是不同的。


频谱分析仪


当然,影响频谱分析仪频率分辨能力的因素不止这两个,在测量距离一个载波信号非常近的小信号时,即使RBW设置的相当小,也有可能分辨不出来。这是因为频率分辨能力还受到近端的相位噪声和本振的剩余调制的限制。
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频谱分析仪应用解惑,让你更了解带宽!

作者:博宇讯铭

带宽是频域分析中的常见指标,频谱分析仪中常见的带宽有分辨率带宽和视频带宽,博宇讯铭会在本文中全面讲解这些概念,以及之间的联系和区别。

分辨率带宽RBW(ResolutionBandwidth),代表频谱分析仪将两个不同频率的信号清晰分辨出来的能力。

两个不同频率的信号的距离如低于频谱分析仪的RBW,此时该两信号将部分重叠难以分辨。就像一幅图画在电脑上使用不同的分辨率去观察,清晰度是完全不同的。这里的“清晰”只是主观感受,普遍量化的标准是分辨率带宽定义在距离载波峰值衰减3dB的地方。在电磁干扰(EMI)测试标准中,分辨率带宽的标准为6dB。可以说6dB的选择性比3dB要强。

如图1所示是基于频谱仪测量两个距离约20kHz的单音信号,在使用带宽为30kHz,10kHz,3kHz的RBW观察时,这两个频率相近的信号测量的功率完全不变,信号被清晰分辨出来的程度是完全不同的。


频谱分析仪


但是3dB带宽这个量化标准仍然是不够严谨,因为它只约束了3dB这一个点的位置。在相同的RBW下,还需要“矩形系数”这个参数,如图2所示。有的地方称为形状因子,就是衰减60dB时的带宽和衰减3dB时的带宽的比值。这个值越小越好,表明这个选择形状细长,能够将频率临近的信号完整地分离出来。一般来说,常见的数字频谱分析仪的矩形系数普遍为5:1左右。一个极端情况,如果3dB带宽和60dB带宽相同,那么矩形系数为1,这就是一个长方形了!


频谱分析仪


RBW的带宽和矩形系数,基本上决定了一个频谱分析仪的频率分辨能力,也就是将不等幅信号分辨出来的能力;反过来看,一旦RBW确定,那么是不能够观察到窄于RBW的频率谱线的。如图3所示,随着频率分辨能力的变化,两个临近的不等幅信号的分辨程度是不同的。


频谱分析仪


当然,影响频谱分析仪频率分辨能力的因素不止这两个,在测量距离一个载波信号非常近的小信号时,即使RBW设置的相当小,也有可能分辨不出来。这是因为频率分辨能力还受到近端的相位噪声和本振的剩余调制的限制。

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