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频谱仪和接收机基本结构和原理
 2022年08月19日 |阅读次数：231

频谱分析仪简称频谱仪，基本功能是测试射频功率谱扫描测试，直角坐标系横轴是频率(Hz)，纵轴是功率(dBm)，频谱曲线表征每个频点的功率值。


频谱仪的基本结构原理图


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衰减器，是将输入信号功率按照预设比例减小的装置。它用来降低输入信号的功率，增大频谱仪的功率量程上限，优化动态范围，改善阻抗匹配。调节衰减器能区分识别仪器自身产生的虚假信号，跟随衰减器调节，峰值读数发生较大变化的信号，是频谱仪自身杂散。

前置放大器通常也叫预放，将输入信号功率按照预设比例放大的装置，用来提高频谱仪的灵敏度。
混频器是频谱仪射频前端的核心，频谱仪射频前端采用超外差混频方式，所谓超外差（superheterodyne）是超声外差（supersonic heterodyne）的缩写，指中频频率较高；另一种常见的接收机混频方式是零中频，即射频与本振的频率相等。

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混频器之前的滤波器用来抑制输入射频RF的镜像频率RF'，即对称与本振LO的频率，例如，当中频IF=LO-RF时，镜像RF'=LO+IF。当采用高中频设计时（超外差IF>RF），镜频滤波器为低通滤波器；对高于9GHz的微波频段，通常使用YIG调谐带通滤波器抑制镜频。

中频滤波器带宽就是我们通常说到的分辨率带宽RBW，频谱仪带宽按照-3dB定义(功率50%)，EMI接收机按照-6dB带宽定义(电压50%)。现代频谱仪常用模拟滤波器结合数字滤波器的方式实现中频滤波。zui后一级混频和中频放大后的中频滤波器是模拟带通滤波器，位于ADC之前。数字滤波器是用预设的滤波器算法和带宽，与通过IQ矢量FFT的获得中频频谱相乘，从而实现中频滤波过程。
检波器，用来检测中频信号电压包络获取电平测量值的器件。模拟中频信号，经过包络检波器，输出峰值包络也就是视频信号，经ADC转为数字信号，经数字视频滤波（对应视频滤波器），然后检波运算。检波方式分为峰值、采样、RMS和平均等。
检波器的输出显示被测频率范围的频谱。
接收机与频谱仪在结构和原理上是基本一致的，与频谱仪的主要区别：

  • 接收机不是连续扫描，是离散固定点频测量；

  • 接收机中频带宽是-6dB，频谱仪是-3dB；

  • 通常接收机射频前端有预选器，而频谱仪只有镜频滤波器；

  • 专用接收机有某些标准规定的特殊类型检波器。



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