VBW设置对频谱测试的影响。我相信你在使用频谱仪时遇到过这样的现象:测试一个弱点CW当信号逐渐减少时VBW当测试线越来越平滑时,但显示的底噪水平(RMS值)但没有降低。为什么?
当我开始学习频谱仪时,我曾经有过这样的疑问。虽然我能想清楚这个问题不会影响频谱仪的使用,但本着知道为什么,知道为什么的原则,我仍然深入思考了这个问题,并有一些经验。俗话说,好的记忆力不如坏的笔好,这里仍然写下来,以便将来阅读。
VBW?什么是video filter?Video filter频谱仪在哪里?
发现这三个问题,基本了解原因。
VBW是Video Bandwidth缩写是指video filter的3dB带宽。模拟传统的频谱仪IF处理技术,RF输入信号经下变频至末级IF,经过RBW filter然后用包络检波器直接提取IF信号包络。包络信号通常很低,所以通常被称为视频信号(video **)。Video filter低通滤波器(LPF),位于包络检波器后,专门对包络信号进行过滤,图1采用模拟IF传统频谱仪的架构示意图处理技术。
图1保持RBW在不变的情况下,减少VBW对频谱测试有什么影响?
Ohm负载,当前频谱仪显示自身的底噪声,video filter滤波器位于包络检波器后器的对象是宽带噪声的包络信号。包络信号没有噪音大的带宽,而是带宽小的视频信号,如图2所示。此外,宽带噪声的包络信号波动不如噪声波动大。这意味着仅仅看包络信号的频谱是非常平坦的,属于类白噪声功率谱。然而,背景噪声无处不在,即使包络信号也无法幸免。当逐渐减少时VBW当部分叠加在包络信号上的背景噪声被过滤掉时,底部噪声线变得越来越光滑。通常不会VBW设置太小,当VBW当仍大于包络信号带宽时,包络信号没有过滤,因此测量的底噪声基本不变。
那么,是不是任意降低VBW,底噪声不会降低?
其实这么说是不合理的,因为宽带噪声的包络信号有一定的带宽,如果VBW低于包络信号的带宽必然会降低显示的底噪声。
图2 宽带噪声对应IF频谱(左图,带宽取决于RBW)以及包络信号频谱(右图) 降低VBW试验线平滑与传统频谱仪不同,现代频谱仪采用数字频谱仪IF处理技术,末级IF直接经过ADC采样,然后通过数字变频获得数字IQ信号。使用数字IF处理的优点是可以保留信号的相位信息进行信号解调分析IF无法处理的。
I和Q信号取均方根值,即信号包络,然后通过video filter虽然滤波处理是数字滤波器,但它与传统频谱仪相结合video filter这里就不赘述了。
图4 现代频谱仪的数字IF架构示意图结论:俗称降低VBW只有在不降低底噪的情况下,才能平滑轨迹线是有条件的VBW当包络信号带宽大于宽带噪声时,这是建立起来的。
如何设置 VBW呢?
测试不同的信号VBW设置也不同。
对于CW信号,因为它的包络信号是DC,所以随意减少VBW信号电平测试不会受到影响。值得一提的是,较低的VBW虽然可以平滑线,提高测试精度,但会降低测试速度(当VBW<RBW时)。
对于射频脉冲信号,由于其包络为基带脉冲信号,具有很宽的频谱,所以为了保证测试精度,VBW不能设置得低于RBW,建议VBW=10*RBW。
对于宽带噪声或类噪声信号,如数字调制信号,一般建议确保电平测试精度VBW=0.1*RBW。
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