浅谈提高频谱分析仪灵敏度的途径
2015-08-10
（1）减小分辨率带宽
信号分辨率由中频（IF）滤波器带宽决定。频谱分析仪在对某个信号调谐时，便描绘出它的中频滤波器的响应曲线形状。因此，若两个等幅信号的频率十分靠近，则两个信号滤波响应曲线的顶部可能相互重迭，表现为单一响应。若两个信号的幅度不等，但仍靠在一起，则较小的信号可能隐藏在较大的信号之下，因而出现测量误差。所以，对于两个相近的信号，频谱仪的分辨力取决于滤波器的带宽，即取决于分辨率带宽RBW。 通过多年工作积累，笔者总结了一个经验，即分辨率带宽每增加10倍，频谱仪显示噪声电平便提高10倍。如果要区分两个靠近的信号，理论上分辨率带宽RBW必须小于或等于待分辨的两个信号的频率间隔，在实际工作中分辨率带宽RBW设置要尽可能小。因此在实际利用频谱分析仪测试中可以通过减小分辨率带宽RBW来提高频谱分析仪的灵敏 度。例如在监测FM广播99.5 MHz～102.5 MHz频段时，当RBW设置为100 kHz时，该频段的f1=100.6 MHz（江西吉安交通娱乐广播），f2=101.1 MHz（江西宜春人民广播电台交通生活广播），f3=102.1 MHz（江西吉安人民广播电台）三个广播信号全部清晰地监测出来了（如图1所示）。但当分辨率带宽RBW设置为300 kHz时（其它参数不变），f2信号则被淹没在f1信号当中（见图2），将给监测带来了很大的误差。
（2）视频带宽设置尽可能小
频谱仪显示的谱线是信号加噪声，因此当信号接近噪声电平时，附加的噪声叠加在扫描线上，致使难以读取信号。根据多年监测经验发现：检波前的噪声可以通过较窄的分辨带宽来降低，从而降低检波器的噪声输出电平;检波后的噪声则通过窄带视频滤波器来平滑减少噪声波动，因此可以通过减小视频带宽来提高频谱仪的灵敏度。例如在监测DS-9频道江西卫视伴音（198.750 MHz）时，当视频带宽VBW设置为100 kHz时，伴音信号被淹没在噪声中，从而无法正常监听（见图3）。减小VBW为3 kHz时（其它参数不变），伴音信号显示出来了，监听正常（见图4）。
（3）减小衰减器的衰减值
频谱分析仪的输入信号电平不会随衰减器衰减值的增加而下降，这是因为每当衰减降低加到检波器的信号电平10 dB时，中放（IF）增益同时增加10 dB来补偿这个损失，其结果是仪表显示的信号幅度保持不变，但底噪电平将会随衰减器衰减量的变化而变化。笔者通过对频谱分析仪的多年操作总结了一个经验，即衰减器衰减量每增加10 dB，频谱仪底噪电平便提高10 dB。因此可以通过将衰减设置得尽可能小来提高频谱分析仪的灵敏度，以便降低噪声电平，使得信号不被噪声淹没。例如2006年3月6日笔者在“两会”期间值班时重点用频谱仪对江西706电视台转播江西卫视节目进行监测时，当衰减ATTEN设置为10 dB时，DS-9频道 (江西卫视）伴音信号被淹没在噪声中（见图5），无法正常监听江西卫视伴音。当衰减ATTEN设置为0 dB时，噪声电平降底了10 dB(信号电平没有随之减小),伴音信号则从噪声中分辨出来了（见图6），因而能够正常监听伴音信号，提高监听监测的准确度。
（4）激活前置放大器
笔者通过实际监测实践发现，激活前置放大器也能够明显地提高频谱仪灵敏度、改善接收效果，但此时接收到的信号强度包含了放大器的增益，因此在计算信号的实际强度时，需要将天线增益、放大器增益以及监测系统的其它增益或损耗均排除掉，才能够得到信号的实际强度。
通过以上分析可以发现:当频谱仪的分辨率带宽、衰减器、视频带宽设置过大时都会给监测及信号分析带来很大的误差。但是这些参数的调整不是无限制的，因为某个参数的调整可能会对其它参数产生影响。例如，较小的分辨带宽会大大增加测量时间;0 dB输入衰减会增加输入驻波比，降低测量精度;增加前置放大器会影响频谱仪动态范围指标。因此在实际监测过程中一定要对参数进行合理的设置，既要达到监测结果准确，又要保证监测的效率。
频谱分析仪产品链接：//1000qsw.com/product/Spectrum-Analyzer/
