频谱分析仪的测试灵敏度和频率分辨力详解

频谱分析仪的频率分辨力和测试灵敏度 简单介绍了频谱分析仪的工作原理和频谱分析仪的频率分辨力，提出了使用频谱分析仪进行测试时如何选择频率分辨力和提高测试灵敏度。 一、 频谱分析仪的简单工作原理现在所用的频谱分析仪多为超外差式，并采用多次变频（3～4次），以降低中频频率，实现窄通带和高分辨力。 超外差式频谱分析仪的基本工作原理如图 1所示。 输入信号与本振（LO）混频，产生中频（IF）信号经窄带中放被送到包络检波器，检波器输出信号被放大并使屏幕显示产生垂直偏转，扫描发生器保证屏幕显示的水平频率轴和本地振荡器调谐同步，它同时驱动水平偏转调谐LO。

图 1　

超外差式频谱分析仪基本工作原理二、 频率分辨力当信号进入频谱分析仪显示时，所显示的形状其实是频谱分析仪自身分辨力带宽RBW（IF滤波器）形状的显示。 若改变滤波器的带宽，也就改变了显示波形响应的宽度（如图 2所示）。 频率分辨力为决定选择性的最低中频滤波器的带宽，带宽越窄，分辨力越高。

图 2　

不同分辨力带宽下观测到的同一信号滤波器的带宽通常定义在3dB（或6dB）点上。滤波器的带宽表示的是，可分辨的等幅信号间的最小频率间隔。 三、 掩埋在大信号裙边下的小信号的测量一般来说，若两等幅信号的间隔大于或等于所选用分辨力滤波器的宽度，两个等幅信号就可以分辨出来了。 但对于不等幅信号，尤其是一个大信号与一个相隔很近的小信号时，若两信号的间隔只大于或等于所选用分辨力滤波器的宽度，小信号有可能被掩埋在大信号的裙边中。 因此，在具体测试确定分辨力大小时，还需考虑形状因数（滤波器60dB对3dB带宽之比，如图 3所示）。

图 3　

波形因素例如对于幅度相差60dB、频率相差为10kHz的两信号，其间隔至少是60dB带宽的一半，此时，形状系数是决定不等幅信号分辨力的关键。 对于15：1的形状因数，1kHz分辨力带宽对应的60dB带宽是15kHz。 它的一半是7.5kHz。 即利用1kHz分辨力带宽就能区分两个信号了。 所以此时分辨力带宽（B0）应小于或等于两倍的信号频率间隙（Δf）除以形状因数（K），即B0≤2Δf/K。

图 4　

大信号与小信号同时显示在选择较小的频率分辨力时需注意，由于较窄的滤波器所需的响应时间较长。 若扫描时间设置的太快，频谱分析仪的分辨带宽滤波器不能充分响应，会导致信号幅度和频率显示不正确。 为保证读数正确，需按下式设置扫描时间：



也可将扫描时间设为联锁（Coupled）方式，由仪表根据选取的频率间隔和分辨带宽自动选取最快的可允许的扫描时间。