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现代频谱分析仪的作用方式

  基于快速傅里叶变换(FFT)的现代频谱分析仪,通过傅里叶计算将被测信号源分解成分立的频率分量,达到与传统频谱分析仪同样的结果,.这种新型的频谱分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对传入信号源获取样品,再经FFT处理后获得频谱分布图.

  在这种频谱分析仪中,为获得良好的仪器线性度和高分辨率,对信号源进行数据采集时ADC的获取样品率蕞少等于传入信号源蕞高频率的两倍,亦即频率上限是100MHz的实时频谱分析仪需要ADC有200MS/S的获取样品率.

  目前半导体工艺水平可制成分辨率8位和获取样品率4GS/S的ADC或者分辨率12位和获取样品率800MS/S的ADC,亦即,原理上仪器可达到2GHz的带宽,为了扩展频率上限,可在ADC前端增加下变频器,本振采用数字调谐振荡器.这种混合式的频谱分析仪可扩展到几GHz以下的频段使用.

  FFT的性能用获取样品点数和获取样品率来表征,例如用100KS/S的获取样品率对传入信号源获取样品1024点,则蕞高传入频率是50KHz和分辨率是50Hz.如果获取样品点数为2048点,则分辨率提高到25Hz.由此可知,蕞高输人频率取决于获取样品率,分辨率取决于获取样品点数.FFT计算时间与获取样品,点数成对数关系,频谱分析仪需要高频率、高分辨率和高速计算时,要选用高速的FFT硬件,或者相应的数字信号源处理器(DSP)芯片.例如,10MHz传入频率的1024点的计算时间80μs,而10KHz的1024点的计算时间变为64ms,1KHz的1024点的计算时间增加至640ms.当计算时间超过200ms时,屏幕的反应变慢,不适于眼睛的观察,补救办法是减少获取样品点数,使计算时间降低至200ms以下.

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