現(xiàn)代頻譜分析儀的作用方式
更新時(shí)間：2013-10-16 23:06:41
基于快速傅里葉變換(FFT)的現(xiàn)代頻譜分析儀,通過傅里葉計(jì)算將被測信號源分解成分立的頻率分量,達(dá)到與傳統(tǒng)頻譜分析儀同樣的結(jié)果,.這種新型的頻譜分析儀采用數(shù)字方法直接由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)對傳入信號源獲取樣品,再經(jīng)FFT處理后獲得頻譜分布圖.
在這種頻譜分析儀中,為獲得良好的儀器線性度和高分辨率,對信號源進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)ADC的獲取樣品率少等于傳入信號源MAX頻率的兩倍,亦即頻率上限是100MHz的實(shí)時(shí)頻譜分析儀需要ADC有200MS/S的獲取樣品率.
目前半導(dǎo)體工藝水平可制成分辨率8位和獲取樣品率4GS/S的ADC或者分辨率12位和獲取樣品率800MS/S的ADC,亦即,原理上儀器可達(dá)到2GHz的帶寬,為了擴(kuò)展頻率上限,可在ADC前端增加下變頻器,本振采用數(shù)字調(diào)諧振蕩器.這種混合式的頻譜分析儀可擴(kuò)展到幾GHz以下的頻段使用.
FFT的性能用獲取樣品點(diǎn)數(shù)和獲取樣品率來表征,例如用100KS/S的獲取樣品率對傳入信號源獲取樣品1024點(diǎn),則MAX傳入頻率是50KHz和分辨率是50Hz.如果獲取樣品點(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn),則分辨率提高到25Hz.由此可知,MAX輸人頻率取決于獲取樣品率,分辨率取決于獲取樣品點(diǎn)數(shù).FFT計(jì)算時(shí)間與獲取樣品,點(diǎn)數(shù)成對數(shù)關(guān)系,頻譜分析儀需要高頻率、高分辨率和高速計(jì)算時(shí),要選用高速的FFT硬件,或者相應(yīng)的數(shù)字信號源處理器(DSP)芯片.例如,10MHz傳入頻率的1024點(diǎn)的計(jì)算時(shí)間80μs,而10KHz的1024點(diǎn)的計(jì)算時(shí)間變?yōu)?4ms,1KHz的1024點(diǎn)的計(jì)算時(shí)間增加至640ms.當(dāng)計(jì)算時(shí)間超過200ms時(shí),屏幕的反應(yīng)變慢,不適于眼睛的觀察,補(bǔ)救辦法是減少獲取樣品點(diǎn)數(shù),使計(jì)算時(shí)間降低至200ms以下.
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