RBW & VBW-解析頻寬與視訊頻寬(轉)

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頻譜分析之步驟
由傅利葉(Fourier)級數得知，凡是週期性的訊號均可用倍頻的正弦波來表示，因此示波器上所顯示的是隨時間變化之訊號振幅，而在頻譜分析儀上則以它的各個倍頻諧波來表現，由此可得知它的頻率成分。

(一)內部方塊：
頻譜分析儀的主要架構是超外差接收機，利用一個可掃頻的本地振盪訊號，透過混波器，與所欲觀測的射頻(RF)訊號產生差頻(中頻)訊號，再由後級的電路處理，最後呈現在螢幕上。
(二)輸入衰減器：
因為混波器的RF輸入最大線性範圍有限(例如-5dBm)，這對一般量測是不夠用的，因此必須將過大的訊號預先衰減到混波器的RF輸入線性範圍，經混波器之後，再利用放大器將之還原。此種架構會造成頻譜分析儀上之顯示雜訊位準隨衰減器的值而起伏。這是由於輸入衰減器只能衰減RF輸入訊號，而雜訊是無所不在的，並不能被衰減，卻被在混波器之後的放大器所放大，因此產生了衰減愈大則雜訊位準愈高的矛盾現象。

(三)混波器：
RF訊號與本地振盪訊號經過混波器之後，會產生許多兩者之間頻率倍數相加減的訊號成份，其中主要成分有四個：
■ RF頻率。
■ 本地振盪頻率。
■ RF頻率與本地振盪頻率相減的訊號。
■ RF頻率與本地振盪頻率相加的訊號。
對線路設計而言，頻率愈低是愈好處理。因此，RF頻率與本地振盪頻率相減的訊號是必然之選擇，稱為中頻(IF)訊號。

(四)本地振盪器：
通常是由Ramp電路產生電流，控制YIG產生低頻到高頻的連續變化訊號，同時也產生配合CRT的水平偏向電壓，做由左向右的水平掃描。

(五)解析頻寬(RBW)濾波器：
RBW濾波器也稱中頻濾波器，它的作用是將中頻(IF)訊號由混波器產生的眾多頻率中過濾出來。使用者可藉由頻譜分析儀面板上的RBW控制鈕，選擇不同的3dB頻寬之RBW濾波器，RBW設得愈窄則觀察到的頻率分佈愈細微，也降底了雜訊位準。

(六)對數(Log)放大器：
由於頻譜分析儀主要功能是量測訊號的各個頻率成份，它們往往彼此相差百倍以上，如果像示波器一樣採用線性的垂直刻度，則比較弱的訊號勢必無法顯現。因此頻譜分析儀採用對數放大器，將中頻訊號做非線性放大，以濟弱抑強的方式，讓各個頻率均能完整地呈現。

(七)檢波器(Detector)：
如果直接將中頻訊號輸出到螢幕上則會造成一團混亂，因此必須經過檢波器，將中頻的交流(AC)訊號振幅轉換為直流(DC)偏壓，輸出到螢幕形成相對的垂直偏向，以呈現各個頻率的大小。現行的頻譜分析儀大多以數位取樣方式將波形呈現在螢幕上，由於在取樣的過程中，各取樣點間的訊號變化會有遺漏之虞，因此有四種模式供使用者選擇：
■ Sample。
■ Positive Peak。
■ Negative Peak。
■ Normal。

(八)視訊頻寬(Video Bandwidth;VBW)：
代表中頻振幅的直流偏壓送至螢幕之前，還有視訊濾波器這一關，它是一個低通濾波器，可將螢幕的垂直偏壓變化，變得較為平緩。舉例來說，一個接近雜訊位準的微弱訊號，可利用較低頻的視訊頻寬，達到將微弱訊號鑑別出來之目的。
頻譜分析儀之應用
(一) 載波雜訊比(C/N)：
它的定義是某一頻道載波訊號之功率大小，以及關閉載波後相同頻道內所有雜訊的比值。由於量測時會切斷通訊，這對使用者及系統提供者均會造成不便，因此有些通訊法規，如有線電視(CATV)就定義了不影響收視的另類量法。頻譜分析儀會提供一個遊標量測載波訊號的大小，另外有一個區域遊標可量測頻道間護衛頻段(Guard Band)的雜訊功率值，以上兩者比值就是另一種C/N值的表示。

(二)相位雜訊(Phase Noise)：
一個理想的正弦波連續訊號，在頻譜上可以一條垂直線來代表；換句話說，只有在此一頻率上才有訊號的功率值，它的左右就完全沒有功率。但在真實的世界中，是不可能有如此完美的訊號存在；一個正弦波連續訊號，除了本身頻率之外，還會有殘存的功率在其附近，這稱為相位雜訊，其量測方式是用專門的相位雜訊儀，以1Hz頻寬的帶通濾波器，於待測訊號的左右(例如：±1KHz、±10KHz、±100KHz)做頻率掃描，得出相對頻率的相位雜訊值。
此種相位雜訊儀，其價格高達頻譜分析儀的數倍，對一般使用者而言並不划算，若不求高精確度，可利用頻譜分析儀選擇最低的RBW(例如：1KHz)，直接量測主頻率與其左右差頻的相對dB值，再推估RBW=1Hz時的相位雜訊值。

(三)頻道功率(Channel Power)與雜訊功率(Noise Power)：
這兩者的差異在於，頻道功率是以帶通濾波器的3dB頻寬，計算其中的總功率值；而雜訊功率是以理想的矩形帶通濾波器，來計算其中的雜訊功率值。對於頻寬大於帶通濾波器的3dB頻寬訊號(例如雜訊)而言，用矩形帶通濾波器會比用現實世界的3dB頻寬頻通濾波器，所得到的功率值要多2.5dB。

(四)相鄰頻道功率比(Adjacent Channel Power Ratio;ACPR)：
為達頻譜資源的有效利用，個人行動通訊系統(如CDMA、GSM、PHS)對於每一頻道間的相互干擾均有規範，其中相鄰頻道功率比便是相當重要的一項。有些頻譜分析儀具有測試相鄰頻道功率比的功能。現以W-CDMA為例說明如下：
■根據規範，設定中心頻率及掃描頻寬將待測頻道持續掃描出來。
■RBW設為待測頻道頻寬的十分之一以下(如30KHz)。
■設定相鄰及互動頻道的差頻(Adj Ch=5MHz；Alt Ch=10MHz)。
■設定待測頻道相鄰及互動頻道的寬頻(3.84MHz)。
■執行量測。
頻譜分析儀是量測通訊系統必備的基礎儀器，其設定選項繁多(如RBW、VBW、Attenuator等)，而不同的設定會得到不同結果，只要根據待測系統的測試規範來設定，各型別頻譜分析儀之間的量測結果應會有其一致性
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1.
VBW:顯示頻寬－在測試時能看到更寬的頻率範圍，如果要觀測的訊號更精細，則需要減少；
RBW:分析頻寬；比如，測試CDMA的功率，既不能太大，也不能太小，應該與訊號的頻寬相對應；還有測試鏈路噪聲等，也需要對RBW有一定的要求。
2.
RBW，解析度頻寬，有人也叫參考頻寬，表示測試的是多大頻寬的功率，如測試一GSM 2W幹放滿功率單載波輸出時，RBW設為100KHz時測得30dBm，設為200KHz測得33dBm。
RBW實際上是頻譜儀內部濾波器的頻寬，（是中頻濾波器的3dB頻寬），設定它的大小，能決定是否能把兩個相臨很近的訊號分開。它的設定對測試結果是有影響的。只有設定RBW大於或等於工作頻寬時，讀數才準確，但是如果訊號太弱，頻譜儀則無法分辨訊號，此時即使RBW大於工作頻寬讀數也會不準。
VBW，視訊頻寬，表示測試的精度，越小精度越高，如將VBW設為100KHz，表示每隔100KHz取一個樣測試其電平，因此可以看到VBW設定越小其測試曲線越光滑。
VBW是峰值檢波後濾波器頻寬，主要是使測試訊號更加圓滑。也是3dB頻寬。別的廠家有6dB頻寬的。
RBW要比VBW重要得多。
一般HP推薦VBW<0.01RBW.但很多實驗表明VBW=0.1RBW最合理。
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