高性能頻譜分析儀時域測量原理

高性能頻譜分析儀時域測量原理

圖1掃頻式頻譜分析儀原理框圖
總的來說，高性能頻譜分析儀的時域測量功能相當于一個窄帶通信接收機，它能顯示在以中心頻率為中心的帶內頻率的時域波形。這個功能僅僅是使得頻譜分析儀的SPAN（跨度）設置為0Hz，從原理上來說只是頻譜分析儀的一個小小的擴展應用。我們從頻譜分析儀的原理圖來說明這個測試的理論依據。
如圖1所示，這是掃頻式頻譜分析儀的原理框圖。當SPAN(跨度為0Hz)的時候，掃描控制器的控制信號不再是鋸齒波，而變成一條水平線。我們知道，掃描控制器控制LCD顯示軸的X軸，當它從水平線上掃的時候，x軸顯示的就為時間了。另一方面，掃描控制器變成一條水平線的時候，LO的輸出穩定，混頻器后的輸出信號經過一個通帶為分辨力帶寬的帶通濾波器后，然后通過包絡檢波器檢出信號的包絡，控制LCD垂直軸顯示信號幅度。這里有幾點要說明的：第一，已調信號和LO信號進行諧波混頻后，將有用信號頻移到了3.6MHz的中頻上，然后通過一個中心頻率為3.6MHz的中頻濾波器濾出有用信號，再通過檢波器讓信號的幅值作為顯示在相對頻率（當SPAN為0Hz的時候，就是相對時間）的位置。最終在LCD顯示上顯示的是已調信號的包絡，它已經濾去已調信號的載波。第二，中頻濾波器在時域測量的時候，必須盡可能的加大它的分辨力帶寬，這樣能保證信號的完整性。

高性能頻譜分析儀時域測量功能的應用
高性能的頻譜分析儀，如安捷倫公司的E444X系列，都具有時域測量功能。這里，我們以安捷倫的高性能頻譜分析儀E4440為例，說明它在AM、FM、脈沖調制信號的測試中應用。當頻譜分析儀在Zero Span（跨度為0Hz）狀態的時候，這時頻譜分析儀為時域分析工作方式，等同于工作在中心頻率，帶寬為分辨力帶寬（RBW）的接收機，它可以顯示信號的包絡波形，實現AM信號的解調。下面的三種應用都是源于這種時域測量功能。

時域測量功能在AM信號測試中的應用
使用頻譜分析儀的時域測量功能可以獲取已調AM信號解調的波形，AM信號的調制度和AM信號的調制頻率。
測試條件: 使用信號源發出一個AM信號，調制波可以是正弦波、方波、鋸齒波等等。
這里使用Agilent的E4438分別發出三個載波頻率為1GHz、幅度為－10dbm，調制波為10kHz的正弦波、三角波、方波，調制幅度50％的信號。然后，使用頻譜儀觀察信號源的輸出波形，并設置頻譜儀：使得它的SPAN（跨度）為0Hz，中心頻率為1GHz，幅度參考為－10dbm，視頻帶寬VBW、分辨力帶寬RBW為3MHz（分辨力帶寬盡量設大點，E4440的最大分辨力帶寬為8MHz），垂直軸為線性方式顯示。

圖2調制信號為正弦波的AM波的時域波形圖