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(jī)的方式來實(shí)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(cè)信號(hào)下變至中頻21.4MHz，然后在中頻上進(jìn)行處理，得到幅度。在下變頻的過程中，是由本振來實(shí)現(xiàn)下變頻的。本振信號(hào)是掃描的，本振掃描的范圍覆蓋了所要分析信號(hào)的頻率范圍。所以調(diào)諧是在本振中進(jìn)行的。全部要分析的信號(hào)都下變頻到中頻進(jìn)行分析并得到譜頻。這與日常所用的電視機(jī)、收音機(jī)的原理是一樣的。
　　但是有線電視輸出信號(hào)范圍很廣，比如有50個(gè)頻道播放。這50個(gè)信號(hào)是同時(shí)進(jìn)入接收機(jī)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(hào)是所采集信號(hào)的總和，其中包括所要分析的特定信號(hào)，所輸入到頻譜儀的功率是總功率。由此要引入一個(gè)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(hào)功率總和不能超過1瓦，否則將會(huì)燒毀儀器的衰減器和混頻器。 電池測(cè)試儀| 相序表| 萬用表| 功率計(jì)| 示波器| 電阻測(cè)試儀| 電阻計(jì)| 電表| 鉗表| 高斯計(jì)| 電磁場(chǎng)測(cè)試儀| 電源供應(yīng)器
　　例如，我們要監(jiān)測(cè)一個(gè)衛(wèi)星信號(hào)，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(hào)是由很多信號(hào)迭加組成的，若是在其它某一頻率上包括一個(gè)很強(qiáng)的信號(hào)，即使你沒有看到這個(gè)大功率信號(hào)，若輸入信號(hào)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(hào)并不是你所要分析的信號(hào)。這是我們?cè)谌粘９ぷ髦行瓒嗉有⌒牡�，因�(yàn)楦鼡Q混頻器的費(fèi)用是很高的。
　　當(dāng)然，頻譜儀在輸入信號(hào)時(shí)并沒有直接將其接入混頻器，而是首先接入一個(gè)衰減器。這不會(huì)影響最終的測(cè)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(diǎn)等等。它的衰減值是步進(jìn)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(huì)損壞器件。另外，還應(yīng)注意不能有靜電，因?yàn)殪o電的瞬時(shí)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(huì)有很好的效果，當(dāng)然要有保護(hù)接地會(huì)更好。
　　在中頻，所有信號(hào)的功率幅度值與輸入信號(hào)的功率是線性關(guān)系。輸入信號(hào)功率增大，它也增大，反之相同。所以我們檢測(cè)中頻信號(hào)是可行的。另外，為了有效檢測(cè)，要有一個(gè)內(nèi)部中頻信號(hào)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(gè)單一中頻出來，它的中頻信號(hào)非常豐富，所有這些信號(hào)都會(huì)從混頻器中輸出。在眾多的諧波分量中，只對(duì)一個(gè)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(gè)帶通濾波器把中心頻率設(shè)在21.4MHz，濾除其它信號(hào)，提取21.4MHz的中頻信號(hào)。通過中頻濾波器輸出的信號(hào)，才是我們所要檢測(cè)的信號(hào)。
　　濾波器在工作中有幾個(gè)因素：中心頻率是21.4MHz，固定不變，其30dB帶寬可以改變。比如對(duì)廣播信號(hào)來說，其帶寬一般是幾十kHz，若信號(hào)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(hào)全部進(jìn)來。如果太寬，就會(huì)混入其它信號(hào)；如果太窄，信號(hào)才進(jìn)來一部分，或是低頻成份，或是高頻成份。這樣信號(hào)是解調(diào)不出來的。
　　中頻帶寬設(shè)置根據(jù)實(shí)際工作的需要來決定的。當(dāng)然它會(huì)影響其它很多因素，如底噪聲、信號(hào)解調(diào)的失真度等。
　　經(jīng)過中頻濾波器的中頻信號(hào)功率就是反應(yīng)了輸入信號(hào)的功率。檢測(cè)的方法就是用一個(gè)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(duì)數(shù)、線性變換。這足以給我們帶來信號(hào)分析上的許多方便。
　　頻譜分析是要分析頻域的。一個(gè)信號(hào)要分析兩個(gè)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(duì)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(cè)量的，如何與幅度對(duì)應(yīng)起來。
　　其實(shí)很簡(jiǎn)單。它是通過本振與掃描電壓對(duì)應(yīng)起來的。本振是一個(gè)壓流振蕩器。本振信號(hào)是個(gè)掃描信號(hào)。掃描控制是由掃描控制器來完成的。它同時(shí)控制顯示器的橫坐標(biāo)。從左到右當(dāng)掃描電壓在OV時(shí)，在顯示器上是0點(diǎn)，對(duì)本振信號(hào)來說是F1點(diǎn)，即起始頻率點(diǎn)。當(dāng)掃描電壓到10V時(shí)，在顯示器上是終止頻率點(diǎn)，本振電壓就是在終止頻率點(diǎn)，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(diǎn)與本振F1、F2的每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來（射頻信號(hào)是本振信號(hào)減去中頻信號(hào)21.4MHz。當(dāng)我們操作頻譜儀進(jìn)行分析時(shí)，實(shí)際是在改變本振信號(hào)的頻率）。