提高频谱分析仪灵敏度的途径
2015-11-28
在日常无线电监测和干扰排查中，最常用、最主要的仪器设备是频谱分析仪，技术人员经常要利用该仪器捕捉、分析有用信号及干扰信号，当信号弱、难以捕捉时，就必须想方设法提高该仪器的灵敏度。现在此作以简单介绍。
（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。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，f2=101.1 MHz，f3=102.1 MHz三个广播信号全部清晰地监测出来了。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，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。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FM 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。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。
（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。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。例如用频谱仪对FM广播节目进行监测时，当衰减ATTEN设置为10 dB时，伴音信号被淹没在噪声中，无法正常监听伴音信号。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，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
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/
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