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細(xì)說(shuō)頻譜分析儀之種類與應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2012-02-13 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

當(dāng)一個(gè)數(shù)位訊號(hào)中包含許多影像和聲音的信號(hào),它的頻譜分布將會(huì)相當(dāng)復(fù)雜。在衛(wèi)星監(jiān)測(cè)上,這些信號(hào)都必須從頻譜分析的角度來(lái)獲得所需要的參數(shù)。 目前有兩種方法可對(duì)信號(hào)頻率進(jìn)行分析。第一是對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域的采集,然后對(duì)其進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換,將其轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào),這種方法稱之為動(dòng)態(tài)信號(hào)分析。特色是比較快,有較高的采樣速率與較高的解析度。 即使是兩個(gè)信號(hào)間隔非常近,用傅立葉轉(zhuǎn)換也可將它們分辨出來(lái)。但由于是用數(shù)位采樣分析,所能分析信號(hào)的最高頻率受其采樣速率的影響,限制了對(duì)高頻信號(hào)的分析。因此目前最高的分析頻率只是在10MHz左右,這樣的測(cè)量范圍是屬于是向量分析。 此種分析方法一般用于低頻信號(hào)的分析,如聲音與振動(dòng)等。另一種方法原理則是依靠硬體電路實(shí)現(xiàn),而不是透過(guò)數(shù)學(xué)方程式轉(zhuǎn)換。它可以直接接收信號(hào),此種分析儀器稱為超外差接收直接掃描調(diào)諧分析儀,也就是前述所提及的掃描調(diào)諧。

  應(yīng)用領(lǐng)域

  主要功能在于量測(cè)信號(hào)的大小或振幅,其應(yīng)用范圍十分廣泛,包括系統(tǒng)維護(hù)、信號(hào)量測(cè)、組件的頻率增益與物料品管等,都在頻譜分析儀的應(yīng)用范圍之中。

  放大器增益、頻率響應(yīng)與被動(dòng)元件特性之量測(cè)

  有線電視及通信系統(tǒng)使用大量的放大器與分接器(Tap)、接頭、同軸電纜等被動(dòng)元件,元件品質(zhì)的好壞都會(huì)影響信號(hào)的特性,因此事前的篩選有助于保證信號(hào)的品質(zhì)。例如透過(guò)頻譜分析儀的追蹤產(chǎn)生器來(lái)評(píng)估待測(cè)物件(DUT)的頻率反應(yīng)特性,量測(cè)的結(jié)果可由繪圖儀器(Plotter)輸出而獲得資料。量測(cè)頻率的范圍可事先一次設(shè)定,并一次獲得其對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線,如此將大幅減少過(guò)去透過(guò)示波器及函數(shù)產(chǎn)生器必須依不同頻率逐點(diǎn)量測(cè)的繁復(fù)操作程序。

  利用頻譜分析儀本身的追蹤產(chǎn)生器(Tracking Generator)功能,產(chǎn)生掃瞄信號(hào)經(jīng)由DUT傳送到頻譜分析儀的射頻接收器,由DUT的頻率響應(yīng)和短接線的量測(cè)響應(yīng),相互比較之,亦可得出DUT的介入損失(Insertion Loss),同樣方式將可得到其它相關(guān)元件的頻率響應(yīng)量測(cè)值。

  量測(cè)

  由傅立葉方程式可得知,除了不失真的諧振波(正弦波)之外,任何波形除了基本波,都還包括高諧波的分量,例如周期性的鋸齒波(Periodic Sawtooth Wave)等,依傅立葉方程式展開,其對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)式顯示出無(wú)限個(gè)諧波,而諧波成份在頻譜分析儀中可清楚顯示。

  示波器無(wú)法測(cè)知信號(hào)的,僅能顯示信號(hào)波形與時(shí)間的關(guān)系,但頻譜分析儀由對(duì)應(yīng)的諧波頻譜,可準(zhǔn)確地評(píng)估信號(hào)的諧波信號(hào)與振幅,進(jìn)而評(píng)估的大小。

  通訊監(jiān)測(cè)

  無(wú)線通訊因頻譜使用的規(guī)定,必須使用高頻,并經(jīng)由天線收發(fā)信號(hào),透過(guò)頻譜分析儀搭配天線很容易偵測(cè)目前通訊信號(hào)的強(qiáng)度與載波的頻率,例如使用方向性天線,二組量測(cè)設(shè)備便能找出信號(hào)源,這也是相關(guān)單位取締非法電波(如非法地下電臺(tái))的主要偵測(cè)技術(shù)。

  依據(jù)需要可將頻譜分析儀之掃描頻寬適當(dāng)?shù)卣{(diào)整,例如縮小或放大,進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整以評(píng)估受測(cè)地區(qū)的干擾信號(hào)狀況,這種方法可做為設(shè)計(jì)某地區(qū)通訊電臺(tái)或各類行動(dòng)通訊系統(tǒng)基地臺(tái)的參考。由方向性天線的調(diào)整量所測(cè)得的最高信號(hào)振幅,便可依天線的方向性判定信號(hào)源方向,若配合鄰近的另一組監(jiān)測(cè)裝置,由兩組天線方向的交叉點(diǎn)就可得出信號(hào)源的位置,立即可偵測(cè)得知發(fā)射源的位置,以這種方法,透過(guò)更多組的量測(cè)將可準(zhǔn)確得到發(fā)射源。

  有線電視影像資訊的量測(cè)

  有線電視()是透過(guò)同軸電纜或光纜電纜等纜線傳送視訊到用戶家中。由于科技的發(fā)展,為了減少挖馬路埋設(shè)纜線的施工困難度并降低成本,已有廠商提議開放微波傳送或透過(guò)衛(wèi)星以對(duì)點(diǎn)(Spot)的方式將訊號(hào)傳送到用戶家中,目前北美已有服務(wù)供應(yīng)商針對(duì)北加州用戶發(fā)射具有150個(gè)視訊頻道的衛(wèi)星訊號(hào)。因此纜線、微波與衛(wèi)星傳送視訊的方式已并存應(yīng)用于市場(chǎng)上,提供收視戶更多元化的選擇。

  系統(tǒng)的主要功能是傳送影像節(jié)目與數(shù)據(jù)資料,并保持系統(tǒng)的正常運(yùn)作,傳輸100個(gè)左右或更多頻道視訊,以及用戶終端資料檢索控制信號(hào)的適時(shí)反應(yīng)等雙向互動(dòng)式服務(wù)等功能。在系統(tǒng)中包括種類繁多的視訊信號(hào),例如電壓與電流振幅、增益、頻率及功率等,其中增益、功率大多以對(duì)數(shù)值表示之。而射頻信號(hào)的振幅、頻率可由一般儀器(如示波器)量測(cè)得之,信號(hào)相位(Phase)則由向量示波器(Vector Scope)量測(cè),所謂向量示波器是具有極穩(wěn)定之環(huán)形時(shí)基示波器,可用于核對(duì)兩信號(hào)間的時(shí)間延遲。而頻譜分析儀正是CATV信號(hào)量測(cè)不可或缺的電子設(shè)備。



關(guān)鍵詞: 頻譜分析儀 CATV 失真度

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