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如何保證頻譜分析儀的測(cè)量精度
2011-03-30
頻譜分析儀采用起始和終止頻率之間的頻率掃描。一個(gè)模擬斜坡信號(hào)產(chǎn)生該頻率掃描信號(hào)，而起始頻率由來自高精度的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)合成。于是，測(cè)量精度由模擬斜坡信號(hào)和IF濾波器的中心頻率所決定。
基于FFT的分析儀，沒有這樣的模擬斜坡信號(hào)，故沒有這些因素的限制，從而在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)具有一致的精度。范圍內(nèi)的精度則取決于時(shí)基和測(cè)量算法，故可以比較容易地獲得頻率精度和重復(fù)性。
在傳統(tǒng)型掃描分析儀器中，頻率誤差的原因包括基準(zhǔn)頻率誤差，頻率范圍精度(范圍的5%)和RBW(RBW的15%)。相應(yīng)地，在基于FFT的分析儀中的頻率誤差則包括基準(zhǔn)頻率誤差和RBW，具體取決于測(cè)量算法，變化范圍為RBW的>50%到<10%之間。
為了比較這些誤差，就必須忽略基準(zhǔn)頻率誤差，這是因?yàn)榭梢允褂靡粋€(gè)像銣時(shí)鐘這類的精密頻率源來對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。在掃頻式頻譜分析儀中，當(dāng)頻率范圍大于50kHz以及RBW設(shè)置超過1kHz時(shí)，測(cè)量性能將受到影響，除非采用最優(yōu)化的技術(shù)，例如將100MHz的頻率放置到頻率范圍的中心。
如果采用較小的RBW，意味著測(cè)試時(shí)間的拉長，這是因?yàn)閽呙钑r(shí)間的問題，因?yàn)橥ǔ５念l譜分析儀中需要150-200ms的掃描時(shí)間。測(cè)量算法限定了基于FFT的分析儀的測(cè)量精度。例如，先進(jìn)的光譜測(cè)量分析工具包中采用了內(nèi)插技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)比RBW能夠?qū)崿F(xiàn)的更高分辨率，就像上述的例子中，RBW設(shè)置到2kHz將會(huì)保證更高的精度。
基于FFT的分析儀采用可以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量的高RBW設(shè)置，即便是沒有利用精度優(yōu)化的測(cè)量技術(shù)。這意味著在相同的測(cè)試時(shí)間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)更快和更精密的測(cè)量。信號(hào)分析儀能夠執(zhí)行長度小于20ms的測(cè)試樣本，這比頻譜分析儀高6倍。
除非采用了合適的測(cè)量設(shè)置，否則即便是對(duì)于同一臺(tái)測(cè)試儀器，也會(huì)導(dǎo)致的測(cè)量結(jié)果很大變化。因此，深入理解工作原理對(duì)正確地設(shè)置測(cè)量儀器來說是至關(guān)重要的。
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