頻譜分析儀的中頻濾波器對頻率分辨率的影響

頻率分辨率指的是頻譜分析儀能明確分離出兩個輸入正弦波的能力。

通常用分辨帶寬RBW(Resolution Bandwidth)來表示中頻濾波器的3dB帶寬或6dB帶寬。

相隔5kHz的兩個信號，當(dāng)我們選用10kHz的分辨帶寬時，它們的跡線在頂部重迭，看起來像一個響應(yīng)；當(dāng)我們選用3kHz的分辨帶寬時，就能清晰地彼此分開。

不同分辨帶寬對等幅信號的分辨率的影響　　在我們實際的測量中，我們經(jīng)常會遇到的是幅度不等而又靠的比較近的信號，例如一些失真產(chǎn)物。

在這種情況下，幅度較小的信號往往被幅度大的信號的裙邊所淹沒。那么，怎樣才能保證小信號不被大信號淹沒呢?首先，中頻濾波器必須做的足夠窄，現(xiàn)在有的分析儀的中頻濾波器已經(jīng)可以做到1Hz帶寬；其次，要有很好的選擇性，即中頻濾波器應(yīng)盡能的陡一些，形狀因子(中頻濾波器60dB帶寬與3dB帶寬之比)越小，其選擇性越好，對于模擬濾波器，可以達(dá)到11 1，一般多為(12～15) 1，對于數(shù)字濾波器可以達(dá)到5 1。

下面我們就舉例來討論形狀因子和分辨帶寬對分辨不等幅信號的影響。

為了說明這個問題，我們引用下面的公式計算出在給定的頻偏和RBW下濾波器的邊緣下降了多少：　　-3dB-[(△F-BW3/2)/(BW60/2-BW3/2)]×57dB　　式中，△F為兩個信號的頻率差；BW3為中頻濾波器3dB帶寬；BW60為中頻濾波器60dB帶寬。

由上式確定了濾波器邊緣下降的值后，即意味著小于這個值的信號是可以分辨的，而大于這個值的信號是不能被分辨的。

例如：當(dāng)我們選擇形狀因子為12 1、頻偏為5kHz時，計算在3kHz和1kHz的RBW下能分辨的最小信號。

當(dāng)RBW=3kHz時：　　-3-[(5-3/2)/(36/2-3/2)]×57=-15(DB)　　即當(dāng)我們用帶寬為3kHz、形狀因子為12 1的中頻濾波器時，最大可以分辨出偏離5kHz、幅度差為15dB的兩個信號。
同理，可算出當(dāng)我們用帶寬為1kHz、形狀因子為12 1的中頻濾波器時，最大可以分辨出偏離5kHz、幅度差為49dB的兩個信號。

不同分辨帶寬對不等幅信號分辨率的影響　　上面的計算顯得稍微復(fù)雜了一些，但它充分說明了這樣一個事實：在相同的形狀因子的情況下，RBW越小，分辨小信號的能力越強(qiáng)；在相同的RBW的情況下，形狀因子越小，分辨小信號的能力越強(qiáng)。

在實際使用中我們并不需要進(jìn)行這樣的計算，但是對于我們理解中頻濾波器的特點是有幫助的。

我們在用頻譜分析儀對信號進(jìn)行分析觀察時，影響到頻率分辨率的主要有兩個因素：一個就是分析儀所用的中頻濾波器的形狀因子；另外一個就是我們所選用的分辨帶寬。

一臺分析儀的形狀因子是無法改變的，而分辨帶寬一般是可調(diào)的，因而我們在使用中可以通過調(diào)整分辨帶寬來達(dá)到我們的目的。