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EMI接收機和頻譜分析儀的基本結構和原理

頻譜分析儀簡稱頻譜儀,基本功能是測試射頻功率譜掃描測試,直角坐標系橫軸是頻率(Hz),縱軸是功率(dBm),頻譜曲線表征每個頻點的功率值。


頻譜儀的基本結構原理圖如下:

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衰減器,是將輸入信號功率按照預設比例減小的裝置。它用來降低輸入信號的功率,增大頻譜儀的功率量程上限,優化動態范圍,改善阻抗匹配。調節衰減器能區分識別儀器自身產生的虛假信號,跟隨衰減器調節,峰值讀數發生較大變化的信號,是頻譜儀自身雜散。


前置放大器通常也叫預放,是將輸入信號功率按照預設比例放大的裝置,用來提高頻譜儀的靈敏度。


混頻器是頻譜儀射頻前端的核心,頻譜儀射頻前端采用超外差混頻方式,所謂超外差(superheterodyne)是超聲外差(supersonic heterodyne)的縮寫,指中頻頻率較高;另一種常見的接收機混頻方式是零中頻,即射頻與本振的頻率相等。


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混頻器之前的濾波器用來抑制輸入射頻RF的鏡像頻率RF',即對稱與本振LO的頻率,例如,當中頻IF=LO-RF時,鏡像RF'=LO+IF。當采用高中頻設計時(超外差IF>RF),鏡頻濾波器為低通濾波器;對高于9GHz的微波頻段,通常使用YIG調諧帶通濾波器抑制鏡頻。


中頻濾波器帶寬就是我們通常說到的分辨率帶寬RBW,頻譜儀帶寬按照-3dB定義(功率50%),EMI接收機按照-6dB帶寬定義(電壓50%)。現代頻譜儀常用模擬濾波器結合數字濾波器的方式實現中頻濾波。最后一級混頻和中頻放大后的中頻濾波器是模擬帶通濾波器,位于ADC之前。數字濾波器是用預設的濾波器算法和帶寬,與通過IQ矢量FFT的獲得中頻頻譜相乘,從而實現中頻濾波過程。


檢波器,用來檢測中頻信號電壓包絡獲取電平測量值的器件。模擬中頻信號,經過包絡檢波器,輸出峰值包絡也就是視頻信號,經ADC轉為數字信號,經數字視頻濾波(對應視頻濾波器),然后檢波運算。檢波方式分為峰值、采樣、RMS和平均等。


檢波器的輸出顯示被測頻率范圍的頻譜。


EMI接收機與頻譜儀在結構和原理上是基本一致的,與頻譜儀的主要區別:


EMI接收機不是連續掃描,是離散固定點頻測量;

EMI接收機中頻帶寬是-6dB,頻譜儀是-3dB;

通常接收機射頻前端有預選器,而頻譜儀只有鏡頻濾波器;

專用接收機有某些標準規定的特殊類型檢波器。


相關關鍵詞: 頻譜分析儀EMI接收機
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