淺談提高頻譜分析儀靈敏度的途徑
2015-08-10
（1）減小分辨率帶寬
信號分辨率由中頻（IF）濾波器帶寬決定。頻譜分析儀在對某個信號調諧時，便描繪出它的中頻濾波器的響應曲線形狀。因此，若兩個等幅信號的頻率十分靠近，則兩個信號濾波響應曲線的頂部可能相互重迭，表現為單一響應。若兩個信號的幅度不等，但仍靠在一起，則較小的信號可能隱藏在較大的信號之下，因而出現測量誤差。所以，對于兩個相近的信號，頻譜儀的分辨力取決于濾波器的帶寬，即取決于分辨率帶寬RBW。 通過多年工作積累，筆者總結了一個經驗，即分辨率帶寬每增加10倍，頻譜儀顯示噪聲電平便提高10倍。如果要區分兩個靠近的信號，理論上分辨率帶寬RBW必須小于或等于待分辨的兩個信號的頻率間隔，在實際工作中分辨率帶寬RBW設置要盡可能小。因此在實際利用頻譜分析儀測試中可以通過減小分辨率帶寬RBW來提高頻譜分析儀的靈敏 度。例如在監測FM廣播99.5 MHz～102.5 MHz頻段時，當RBW設置為100 kHz時，該頻段的f1=100.6 MHz（江西吉安交通娛樂廣播），f2=101.1 MHz（江西宜春人民廣播電臺交通生活廣播），f3=102.1 MHz（江西吉安人民廣播電臺）三個廣播信號全部清晰地監測出來了（如圖1所示）。但當分辨率帶寬RBW設置為300 kHz時（其它參數不變），f2信號則被淹沒在f1信號當中（見圖2），將給監測帶來了很大的誤差。
（2）視頻帶寬設置盡可能小
頻譜儀顯示的譜線是信號加噪聲，因此當信號接近噪聲電平時，附加的噪聲疊加在掃描線上，致使難以讀取信號。根據多年監測經驗發現：檢波前的噪聲可以通過較窄的分辨帶寬來降低，從而降低檢波器的噪聲輸出電平;檢波后的噪聲則通過窄帶視頻濾波器來平滑減少噪聲波動，因此可以通過減小視頻帶寬來提高頻譜儀的靈敏度。例如在監測DS-9頻道江西衛視伴音（198.750 MHz）時，當視頻帶寬VBW設置為100 kHz時，伴音信號被淹沒在噪聲中，從而無法正常監聽（見圖3）。減小VBW為3 kHz時（其它參數不變），伴音信號顯示出來了，監聽正常（見圖4）。
（3）減小衰減器的衰減值
頻譜分析儀的輸入信號電平不會隨衰減器衰減值的增加而下降，這是因為每當衰減降低加到檢波器的信號電平10 dB時，中放（IF）增益同時增加10 dB來補償這個損失，其結果是儀表顯示的信號幅度保持不變，但底噪電平將會隨衰減器衰減量的變化而變化。筆者通過對頻譜分析儀的多年操作總結了一個經驗，即衰減器衰減量每增加10 dB，頻譜儀底噪電平便提高10 dB。因此可以通過將衰減設置得盡可能小來提高頻譜分析儀的靈敏度，以便降低噪聲電平，使得信號不被噪聲淹沒。例如2006年3月6日筆者在“兩會”期間值班時重點用頻譜儀對江西706電視臺轉播江西衛視節目進行監測時，當衰減ATTEN設置為10 dB時，DS-9頻道 (江西衛視）伴音信號被淹沒在噪聲中（見圖5），無法正常監聽江西衛視伴音。當衰減ATTEN設置為0 dB時，噪聲電平降底了10 dB(信號電平沒有隨之減小),伴音信號則從噪聲中分辨出來了（見圖6），因而能夠正常監聽伴音信號，提高監聽監測的準確度。
（4）激活前置放大器
筆者通過實際監測實踐發現，激活前置放大器也能夠明顯地提高頻譜儀靈敏度、改善接收效果，但此時接收到的信號強度包含了放大器的增益，因此在計算信號的實際強度時，需要將天線增益、放大器增益以及監測系統的其它增益或損耗均排除掉，才能夠得到信號的實際強度。
通過以上分析可以發現:當頻譜儀的分辨率帶寬、衰減器、視頻帶寬設置過大時都會給監測及信號分析帶來很大的誤差。但是這些參數的調整不是無限制的，因為某個參數的調整可能會對其它參數產生影響。例如，較小的分辨帶寬會大大增加測量時間;0 dB輸入衰減會增加輸入駐波比，降低測量精度;增加前置放大器會影響頻譜儀動態范圍指標。因此在實際監測過程中一定要對參數進行合理的設置，既要達到監測結果準確，又要保證監測的效率。
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