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類型分類：: 科普知識(shí)

數(shù)據(jù)分類：: 電阻加熱器

頻譜儀和接收機(jī)基本結(jié)構(gòu)和原理

發(fā)布日期：2022-10-18 點(diǎn)擊率：71

隨著射頻技術(shù)（RF）的不斷成熟， RF在很多領(lǐng)域都大放異彩。在深入學(xué)習(xí)RF的過(guò)程中，頻譜儀和接收機(jī)是一對(duì)好幫手。頻譜儀和接收機(jī)被用來(lái)搜索和發(fā)現(xiàn)一定頻段內(nèi)的射頻信號(hào)，廣泛應(yīng)用在監(jiān)測(cè)電磁環(huán)境、無(wú)線電頻譜監(jiān)測(cè)、電子產(chǎn)品電磁兼容測(cè)量、無(wú)線電發(fā)射機(jī)發(fā)射特性、信號(hào)源輸出信號(hào)品質(zhì)、反無(wú)線竊聽(tīng)器等領(lǐng)域，在整個(gè)射頻領(lǐng)域有著很大的作用，能夠幫助我們了解信號(hào)的特性和類型，有助于最終了解信號(hào)的調(diào)制方式和發(fā)射機(jī)的類型。果頻譜儀與跟蹤源配合駐波電橋，還能直接圖示化顯示天線的匹配情況，具有天線分析儀的部分功能。

頻譜分析儀簡(jiǎn)稱頻譜儀，基本功能是測(cè)試射頻功率譜掃描測(cè)試，直角坐標(biāo)系橫軸是頻率(Hz)，縱軸是功率(dBm)，頻譜曲線表征每個(gè)頻點(diǎn)的功率值。

頻譜儀的基本結(jié)構(gòu)原理圖

衰減器，是將輸入信號(hào)功率按照預(yù)設(shè)比例減小的裝置。它用來(lái)降低輸入信號(hào)的功率，增大頻譜儀的功率量程上限，優(yōu)化動(dòng)態(tài)范圍，改善阻抗匹配。調(diào)節(jié)衰減器能區(qū)分識(shí)別儀器自身產(chǎn)生的虛假信號(hào)，跟隨衰減器調(diào)節(jié)，峰值讀數(shù)發(fā)生較大變化的信號(hào)，是頻譜儀自身雜散。

前置放大器通常也叫預(yù)放，將輸入信號(hào)功率按照預(yù)設(shè)比例放大的裝置，用來(lái)提高頻譜儀的靈敏度。

混頻器是頻譜儀射頻前端的核心，頻譜儀射頻前端采用超外差混頻方式，所謂超外差（superheterodyne）是超聲外差（supersonic heterodyne）的縮寫，指中頻頻率較高；另一種常見(jiàn)的接收機(jī)混頻方式是零中頻，即射頻與本振的頻率相等。

混頻器之前的濾波器用來(lái)抑制輸入射頻RF的鏡像頻率RF'，即對(duì)稱與本振LO的頻率，例如，當(dāng)中頻IF=LO-RF時(shí)，鏡像RF'=LO+IF。當(dāng)采用高中頻設(shè)計(jì)時(shí)（超外差I(lǐng)F>RF），鏡頻濾波器為低通濾波器；對(duì)高于9GHz的微波頻段，通常使用YIG調(diào)諧帶通濾波器抑制鏡頻。

中頻濾波器帶寬就是我們通常說(shuō)到的分辨率帶寬RBW，頻譜儀帶寬按照-3dB定義(功率50%)，EMI接收機(jī)按照-6dB帶寬定義(電壓50%)。現(xiàn)代頻譜儀常用模擬濾波器結(jié)合數(shù)字濾波器的方式實(shí)現(xiàn)中頻濾波。最后一級(jí)混頻和中頻放大后的中頻濾波器是模擬帶通濾波器，位于ADC之前。數(shù)字濾波器是用預(yù)設(shè)的濾波器算法和帶寬，與通過(guò)IQ矢量FFT的獲得中頻頻譜相乘，從而實(shí)現(xiàn)中頻濾波過(guò)程。

檢波器，用來(lái)檢測(cè)中頻信號(hào)電壓包絡(luò)獲取電平測(cè)量值的器件。模擬中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢波器，輸出峰值包絡(luò)也就是視頻信號(hào)，經(jīng)ADC轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)數(shù)字視頻濾波（對(duì)應(yīng)視頻濾波器），然后檢波運(yùn)算。檢波方式分為峰值、采樣、RMS和平均等。檢波器的輸出顯示被測(cè)頻率范圍的頻譜。

接收機(jī)與頻譜儀在結(jié)構(gòu)和原理上是基本一致的，與頻譜儀的主要區(qū)別：

接收機(jī)不是連續(xù)掃描，是離散固定點(diǎn)頻測(cè)量；

接收機(jī)中頻帶寬是-6dB，頻譜儀是-3dB；

通常接收機(jī)射頻前端有預(yù)選器，而頻譜儀只有鏡頻濾波器；

專用接收機(jī)有某些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的特殊類型檢波器。

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