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隨后,高性能的微處理器和頻率合成器電路相繼被引入,使得頻譜儀的工作精度分辨率和程控化水平得到顯著提高。顯示屏由示波管發展為CRT管,顯示的頻譜圖是通過微處理器計算后形成的,并增加了很多數控和自動測量功能,屏幕上顯示的信息一下子多了很多,頻譜儀的分辨率顯著提高到kHz的水平,部分高端產品達到了Hz級別。現代的數字化頻譜儀除了射頻信號處理單元,其余部分基本都數字化了。很多附加的專項測量功能,如TETRA信號測量GSM信號測量,都能以軟件開通形式添加,顯示屏改為彩色液晶顯示,并且進一步縮減了頻譜儀的體積和重量,掃描速度進一步提高,背景噪聲和相位噪聲也得到了進一步控制,頻譜儀的性能提高到一個新的水平,這更有利于對微小信號的測量。
標志頻譜分析儀性能和特性的主要指標有工作頻率范圍分辨率帶寬頻率掃寬動態范圍掃描速度端口阻抗平均噪聲電平相位噪聲幅度精度。頻譜分析儀的工作頻率范圍是指頻譜儀高工作頻率和低工作頻率,標志著頻譜儀可以顯示頻譜的大范圍。在射頻應用中,用戶往往更關心頻譜儀的高工作頻率,這使其成為用戶關心頻譜儀性能的指標。隨著GHz和GHz頻段應用的增多,通信信號使用頻率不斷提高,對頻譜儀高工作頻率的要求也不斷。
早期的常規頻譜儀工作頻率高在~GHz,當時看上去已經很高了,而現在的頻譜儀基本上都是從GHz起步,工作頻率高的可以達到GHz,很多實驗室都將GHz的頻譜儀作為標準配置。對于一些頻率很低信號的應用也有對應專用的低頻頻譜分析儀,工作頻率在mHz~kHz。頻譜分析儀的檔次不僅僅取決于工作頻率范圍,信號顯示的品質高低更關系到分辨率帶寬頻率掃寬動態范圍掃描速度平均噪聲電平相位噪聲幅度精度等指標。分辨率帶寬與頻譜儀對信號的解析能力有關,對于一些窄帶信號,使用高分辨率更容易展現信號的特征。
通常,的頻譜儀分辨率基本可以做到Hz水平,中檔產品在Hz~kHz水平。高動態的頻譜儀有利于信號的顯示,并可以減小信號的失真,特別適合大小信號并存的情況。頻譜儀的掃描速度與儀器硬件處理性能有關,掃描速度關系到信號顯示的實時性。絕大部分的頻譜儀都屬于掃頻型構架,高掃描速度帶來高刷新率,這對于捕捉偶發的信號更為有利。高速掃描處理能力使得用戶有機會設置使用更大的掃描帶寬和更精細的分辨率,同時頻譜圖刷新不至于太慢。
信號頻譜分析儀的主要數據處理工作就是對待分析信號進行傅立葉變換,然后分析其頻譜特性,并顯示計算結果。參數設置模塊可以設置的參數主要包括設備與通道,緩沖區大小,采樣點數,觸發控制,掃描率,顯示方式。頻譜分析模塊是由加窗函數模塊功率譜轉換模塊功率譜單位轉換模塊功率頻率峰值檢波子模快組成。該模板有兩個輸入和兩個輸出端。首先從輸入端輸入一個時域信號,再進行窗體類型的選擇,可根據實際情況選擇不加窗漢寧窗漢明窗布萊克曼窗平頂窗等種窗體,后輸出一個已加窗的時域信號,這樣便可以減少窗口效應帶來的柵欄效應和泄漏問題。
該模塊有四個端口,分別是時域信號輸入端,時域間隔dt輸入端,頻域信號輸出端,頻域間隔d瀚出端。該模塊的功能是實現信號由時域向頻域的轉換。該模塊有個輸入端,個輸出端。輸入端有頻譜類型的選擇,可以選擇功率譜幅度譜增益。對數/線性的選擇類型有線性dBdBm。輸出顯示單位選擇可選擇的單位有有效值峰峰值有效值的平方峰峰值的平方等。輸出端是輸出頻譜和輸出頻譜單位。該模塊有個輸入端和個輸出端。輸入端有功率譜輸入峰值頻率輸入頻率間隔以峰值頻率為中心的頻率搜索點數及窗常數。
輸出端由頻率峰值輸出和頻率峰值能量輸出組成。該模塊用來求出頻譜的頻率峰值及峰值頻率點的功率估值。數據讀取存儲模塊的功能是利用中豐富的文件操作函數庫,采用數據表文件方式對實驗數據進行讀寫操作。此也可以通過用Web來發布HTML文件的方式使本地或遠程計算機瀏覽到該頻譜分析儀的程序面板,從而實現系統的遠程監控功能。組建好的各功能模塊按照程序的流程加上必要的控件和指示器,就可以形成一個功能完善頻譜分析儀系統,圖給出了這個虛擬信號頻譜分析儀的程序圖。
美國一起公司開發的LabVIEW圖形化實驗室虛擬儀器工程平臺,以其強大的功能可為虛擬儀器的開發提供一個理想的平臺,本文借助于LabVIEW開發平臺設計了適合高校實驗教學的虛擬信號頻譜分析儀。隨著電力電子技術的廣泛應用,帶來了很大的便利,但同時也帶來了不容忽視的電磁干擾EMI)問題,這就要求必須對EMI特性進行準確的測量,這對提高電力電子裝置的電磁兼容性EMC)具有重要意義。近幾年,在整個電磁兼容測量技術及所屬服務領域不斷出現許多新的測試儀器和測試方法,基本且有效的測試設備還是頻譜分析儀和EMI接收機。
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