為什么降低VBW不會(huì)降低頻譜儀底噪？

時(shí)間：2022-02-10作者：深圳市浩大協(xié)生元健康產(chǎn)業(yè)有限公司瀏覽：2308

                           VBW設(shè)置對(duì)頻譜測試的影響。我相信你在使用頻譜儀時(shí)遇到過這樣的現(xiàn)象：測試一個(gè)弱點(diǎn)CW當(dāng)信號(hào)逐漸減少時(shí)VBW當(dāng)測試線越來越平滑時(shí)，但顯示的底噪水平(RMS值)但沒有降低。為什么？

                           當(dāng)我開始學(xué)習(xí)頻譜儀時(shí)，我曾經(jīng)有過這樣的疑問。雖然我能想清楚這個(gè)問題不會(huì)影響頻譜儀的使用，但本著知道為什么，知道為什么的原則，我仍然深入思考了這個(gè)問題，并有一些經(jīng)驗(yàn)。俗話說，好的記憶力不如壞的筆好，這里仍然寫下來，以便將來閱讀。

                           VBW？什么是video filter？Video filter頻譜儀在哪里？

                           發(fā)現(xiàn)這三個(gè)問題，基本了解原因。

                           VBW是Video Bandwidth縮寫是指video filter的3dB帶寬。模擬傳統(tǒng)的頻譜儀IF處理技術(shù)，RF輸入信號(hào)經(jīng)下變頻至末級(jí)IF，經(jīng)過RBW filter然后用包絡(luò)檢波器直接提取IF信號(hào)包絡(luò)。包絡(luò)信號(hào)通常很低，所以通常被稱為視頻信號(hào)(video **)。Video filter低通濾波器(LPF)，位于包絡(luò)檢波器后，專門對(duì)包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行過濾，圖1采用模擬IF傳統(tǒng)頻譜儀的架構(gòu)示意圖處理技術(shù)。

圖1

                           保持RBW在不變的情況下，減少VBW對(duì)頻譜測試有什么影響？

                           Ohm負(fù)載，當(dāng)前頻譜儀顯示自身的底噪聲，video filter濾波器位于包絡(luò)檢波器后器的對(duì)象是寬帶噪聲的包絡(luò)信號(hào)。包絡(luò)信號(hào)沒有噪音大的帶寬，而是帶寬小的視頻信號(hào)，如圖2所示。此外，寬帶噪聲的包絡(luò)信號(hào)波動(dòng)不如噪聲波動(dòng)大。這意味著僅僅看包絡(luò)信號(hào)的頻譜是非常平坦的，屬于類白噪聲功率譜。然而，背景噪聲無處不在，即使包絡(luò)信號(hào)也無法幸免。當(dāng)逐漸減少時(shí)VBW當(dāng)部分疊加在包絡(luò)信號(hào)上的背景噪聲被過濾掉時(shí)，底部噪聲線變得越來越光滑。通常不會(huì)VBW設(shè)置太小，當(dāng)VBW當(dāng)仍大于包絡(luò)信號(hào)帶寬時(shí)，包絡(luò)信號(hào)沒有過濾，因此測量的底噪聲基本不變。

                           那么，是不是任意降低VBW，底噪聲不會(huì)降低？

                           其實(shí)這么說是不合理的，因?yàn)閷拵г肼暤陌j(luò)信號(hào)有一定的帶寬，如果VBW**包絡(luò)信號(hào)的帶寬必然會(huì)降低顯示的底噪聲。

圖2 寬帶噪聲對(duì)應(yīng)IF頻譜(左圖，帶寬取決于RBW)以及包絡(luò)信號(hào)頻譜(右圖) 降低VBW試驗(yàn)線平滑

                           與傳統(tǒng)頻譜儀不同，現(xiàn)代頻譜儀采用數(shù)字頻譜儀IF處理技術(shù)，末級(jí)IF直接經(jīng)過ADC采樣，然后通過數(shù)字變頻獲得數(shù)字IQ信號(hào)。使用數(shù)字IF處理的優(yōu)點(diǎn)是可以保留信號(hào)的相位信息進(jìn)行信號(hào)解調(diào)分析IF無法處理的。

                           I和Q信號(hào)取均方根值，即信號(hào)包絡(luò)，然后通過video filter雖然濾波處理是數(shù)字濾波器，但它與傳統(tǒng)頻譜儀相結(jié)合video filter這里就不贅述了。

圖4 現(xiàn)代頻譜儀的數(shù)字IF架構(gòu)示意圖

結(jié)論:俗稱降低VBW只有在不降低底噪的情況下，才能平滑軌跡線是有條件的VBW當(dāng)包絡(luò)信號(hào)帶寬大于寬帶噪聲時(shí)，這是建立起來的。

                           如何設(shè)置 VBW呢？

                           測試不同的信號(hào)VBW設(shè)置也不同。

                           對(duì)于CW信號(hào)，因?yàn)樗陌j(luò)信號(hào)是DC，所以隨意減少VBW信號(hào)電平測試不會(huì)受到影響。值得一提的是，較低的VBW雖然可以平滑線，提高測試精度，但會(huì)降低測試速度(當(dāng)VBW<RBW時(shí))。

                           對(duì)于射頻脈沖信號(hào)，由于其包絡(luò)為基帶脈沖信號(hào)，具有很寬的頻譜，所以為了保證測試精度，VBW不能設(shè)置得**RBW，建議VBW=10*RBW。

                           對(duì)于寬帶噪聲或類噪聲信號(hào)，如數(shù)字調(diào)制信號(hào)，一般建議確保電平測試精度VBW=0.1*RBW。


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