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测量频率相近的两个信号的方法

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:利用频谱分析仪的分辨带宽,不仅能识别幅度相等且频率靠近的信号,而且还能将两个信号区别开来,以便测量每个信号的幅度和频率。如图4-44所示,当频谱分析仪的分辨带宽等于300 Hz时,相隔1 kHz的两个不等幅信号被分辨开来,从而可实现两个不等幅信号幅度和频率的测量,也可测量出两个不等副信号的相对幅度和相对频率。

测量频率相近的两个信号的方法

1)两个等幅信号测量

频谱分析仪的分辨带宽定义为中频滤波器的3 dB带宽,因此信号的分辨率是由频谱分析仪的中频滤波器带宽决定的。在连续波信号响应过程中,扫频超外差频谱分析仪的迹线可能在频谱分析仪的滤波器之外,改变频谱分析仪中频滤波器带宽的同时,也改变了信号响应的宽度。当频谱分析仪输入两个等幅信号时,如果采用了宽的滤波器,则两个等幅信号就显示成了一个信号,因此信号的分辨率取决于频谱分析仪的中频滤波器。利用频谱分析仪的分辨带宽,不仅能识别幅度相等且频率靠近的信号,而且还能将两个信号区别开来,以便测量每个信号的幅度和频率。

通常要把两个等幅信号分辨开,必须设置频谱分析仪的分辨带宽小于或等于两个信号之间的频率间隔,用公式表示为:

式中:RBW——频谱分析仪的分辨带宽;

fsig1——信号1的频率;

fsig2——信号2的频率。

图4-40 频谱分析仪测量任意RF信号的简单流程图

注意:当改变频谱分析仪的分辨带宽时,为了保持频谱分析仪的校准(也就是频谱分析仪的屏幕网格的右边不出现测量不准的字符“meas uncal”),频谱分析仪的扫描时间要自动调节到某个数值(扫描时间处于自动联锁状态)。由于频谱分析仪的扫描时间与分辨带宽的平方成反比,所以频谱分析仪的分辨带宽按10倍因子降低时,扫描时间按100倍因子增加。为了获得最快的扫描时间,我们应采用最宽的分辨带宽,只要测量的信号都能区别开来就行。频谱分析仪的分辨带宽在1 Hz~2 MHz之间选择,并按1、3、10顺序改变。图4-40为频谱分析仪测量任意RF信号的简单流程图。

利用频谱分析仪测量两个等幅信号的步骤如下:

(1)建立测试系统。系统预热,使系统仪器设备工作正常,设置信号源的频率为300.001 MHz,信号源的输出功率为-10 dBm,等于频谱分析仪校准信号的输出功率。保证连接信号源输出的射频电缆同频谱分析仪校准信号输出电缆的插入损耗相等。

(2)按频谱分析仪的热启动键[PRESET],并设置频谱分析仪的中心频率为300 MHz。

(3)若设置频谱分析仪的分辨带宽为3 kHz,扫频宽度为50 kHz,则两个信号合在一起,分辨不出来,如图4-41所示。

(4)减小频谱分析仪的分辨带宽,设置频谱分析仪的分辨带宽等于1 kHz,使频谱分析仪的分辨带宽等于两个等幅信号的频率间隔,此时两个等幅信号被分辨开来,如图4-42所示。

2)两个不等幅信号测量

如果频谱分析仪测量的两个信号幅度不相等,则必须考虑频谱分析仪中频滤波器的形状因子。形状因子定义为频谱分析仪中频滤波器的60 dB带宽与3 dB带宽之比。一般频谱分析仪的中频滤波器的形状因子≤15∶1;对于高分辨率的频谱分析仪,其形状因子为5∶1。(www.xing528.com)

图4-41 RBW=3 kHz时的两个等幅信号测量示意图

图4-42 RBW=1 kHz时的两个等幅信号测量示意图

当测量的大信号太靠近小信号时,小信号就可能被大信号的底部隐藏。为了清楚地测量小信号,频谱分析仪的中频滤波器的带宽必须满足:

式中:SF为频谱分析仪的形状因子。

这里举例说明两个不等幅信号的测量,其测量的步骤如下:

(1)将频谱分析仪的校准信号输出作为大信号,输出频率为300 MHz,输出信号电平为-10 dBm;将信号源输出频率设置为300.001 MHz,信号幅度为-20 dBm。

(2)利用插入损耗相同的两根射频电缆,将频谱分析仪的校准输出信号和信号源的输出信号分别接入三通连接器的两个端口,三通连接器的另一个端口连接至频谱分析仪的射频输入端口。

图4-43 RBW=1 kHz时的两个不等幅信号测量示意图

(3)设置频谱分析仪的分辨带宽为1 kHz,扫频带宽等于10 kHz。如图4-43所示,测量的两个不等幅信号波形,小信号隐藏在大信号中。

(4)由两个不等幅信号的频率间隔1 kHz,频谱分析仪的形状因子5,计算出分辨不等幅信号的分辨带宽为RBW≤400 Hz。

(5)减小频谱分析仪的分辨带宽,由于频谱分析仪的分辨带宽按1、3、10顺序调整,将频谱分析仪的1 kHz分辨带宽减小一次,变为300 Hz,满足分辨这两个不等幅信号的条件。如图4-44所示,当频谱分析仪的分辨带宽等于300 Hz时,相隔1 kHz的两个不等幅信号被分辨开来,从而可实现两个不等幅信号幅度和频率的测量,也可测量出两个不等副信号的相对幅度和相对频率。测量的两个不等幅信号,其中幅度差为-20.17 dB,频率间隔为1 kHz。

图4-44 RBW=300 Hz时相隔1 kHz的两个不等幅信号测量示意图

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