頻譜剖析儀和FFT頻譜剖析儀

時(shí)間：2024-12-26作者：深圳市承恒電子儀器有限公司瀏覽：296

頻譜剖析儀和FFT頻譜剖析儀




傳統(tǒng)的頻譜剖析儀的電路是在必定帶寬內(nèi)可調(diào)諧的接收機(jī)，輸入信號(hào)經(jīng)下變頻后由低通濾器輸出，濾波輸出作為筆直重量，頻率作為水平重量，在示波器屏幕上繪出坐標(biāo)圖，就是輸入信號(hào)的頻譜圖。因?yàn)樽冾l器可以到達(dá)很寬的頻率，例如30HZ-30GHZ，與外部混頻器合作，可擴(kuò)展到100GHz以上，頻譜剖析儀是頻率掩蓋寬的丈量?jī)x器之一。不管丈量接連信號(hào)或調(diào)制信號(hào)，頻譜剖析器都是很抱負(fù)的丈量東西。




可是，傳統(tǒng)的頻譜剖析儀也有顯著的缺陷。首要，它只適于丈量穩(wěn)態(tài)信號(hào)，不適宜丈量瞬態(tài)事情；*二，它只能丈量頻率的起伏，短少相位信息，因此歸于標(biāo)量?jī)x器而不是矢量?jī)x器；*三，它需求多種低頻帶通濾波器，**的丈量成果要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)刻，因此被視為非實(shí)時(shí)儀器。






已然經(jīng)過(guò)傅里葉運(yùn)算可以將被測(cè)信號(hào)分解成分立的頻率重量，到達(dá)與傳統(tǒng)頻譜剖析儀相同的成果，呈現(xiàn)根據(jù)傅里葉改換（FFT）的頻譜剖析儀。這種新式的頻譜剖析儀選用數(shù)字方法直接由模仿/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）對(duì)輸入信號(hào)取樣，再經(jīng)FFT處理后**頻譜散布圖。據(jù)此可知，這種頻譜剖析儀亦稱為實(shí)時(shí)頻譜剖析儀，它的頻率規(guī)模遭到ADC收集速率和FFT運(yùn)算速度的約束。




為****的儀器線性度和高分辨率，對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的ADC需求12位-16位的分辨率，按取樣原理可知，ADC的取樣率少等于輸入信號(hào)高頻率的兩倍，亦即頻率上限是100MHz的實(shí)時(shí)頻譜剖析儀需求ADC有200MS/S的取樣率?，F(xiàn)在半導(dǎo)體工藝水平可制成分辨率8位和取樣率4GS/S的ADC或許分辨率12位和取樣率800MS/S的ADC，亦即，原理上儀器可到達(dá)2GHz的帶寬，此刻筆直分辨率只要8位（256級(jí)），顯著8位分辨率過(guò)低，因此，實(shí)時(shí)頻譜剖析儀適用于400MHz帶寬以下的頻段，此刻具有12位（4096級(jí)）以上的分辨率。為了擴(kuò)展頻率上限，可在ADC添加下變頻器，本振選用直接數(shù)字事成的振動(dòng)器，這種混合式的頻譜剖析儀適合在幾 GHz以下的頻段運(yùn)用。




FFT的功能用取樣點(diǎn)數(shù)和取樣率來(lái)表征，例如用100KS/S的取樣率對(duì)輸入信號(hào)取樣1024點(diǎn)，則高輸入頻率是50KHz和分辨率是50Hz。假如取樣點(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn)，則分辨率進(jìn)步到25Hz。由此可知，高輸入頻率取決全取樣率，分辨率取決于取樣點(diǎn)數(shù)。FFT運(yùn)算時(shí)刻與取樣點(diǎn)數(shù)成對(duì)數(shù)聯(lián)系，頻譜剖析儀需求高頻率、高分辨率和高速運(yùn)算時(shí)，要選用高速的FFT硬件，或許相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）芯片。例如，10MHz輸入頻率的1024點(diǎn)的運(yùn)算時(shí)刻80μs，而10KHz的1024點(diǎn)的運(yùn)算時(shí)刻變?yōu)?4ms，1KHz的1024點(diǎn)的運(yùn)算時(shí)刻添加至640ms。當(dāng)運(yùn)算時(shí)刻200ms時(shí)，屏幕的反響變慢，不適于眼睛的調(diào)查，彌補(bǔ)方法是削減取樣點(diǎn)數(shù)，使運(yùn)算時(shí)刻下降至200ms以下。


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