无线电工程应用不仅要对射频信号的谐波进行测量，有时还要确定音频信号的总谐波失真(THD)。射频信号可能是已调信号或连续波信号。这些信号可以由有漂移的压控振荡器(VCO)或稳定的锁相振荡器或合成器产生。现代频谱分析仪能利用本文中所述方法来进行这些测量。本文还将讨论如何断定在分析设备或被测器件(DUT)中是否产生谐波、对不同类型信号的最佳测量方法以及对数平均、电压单位和均方根值(ms)计算的利用。 我们这里所处理的所有信号均假定为周期信号，亦即它们的电压随时间的变化特性是重复的。傅里叶变换分析可以将任何重复信号表示为若干正弦波之和。按一定目的产生的频率最低的正弦波称为基频信号。其它正弦波则称为谐波信号。可以利用频谱分析仪来测量基频信号及其谐波信号的幅度。
2019-7-18 10:34:51
从实验上判断分析仪是否会引人失真更加容易。仅仅增大输入衰减，观察失真电平是否发生变化即可。如发生了变化，则分析仪对测得的失真有影响。
尽管分析仪对测得的谐波的影响可以仅靠增大输入衰减来降低，但这会降低信噪比(SNR)，从而限制了分析仪测量低谐波电平的能力。不过，对接近本底噪声的信号的测量可以通过对数平均方法来改善。
频谱分析仪可以通过对测量结果取平均来降低测量结果的变化。取平均的一种形式是对分析仪屏幕的若干条数据迹线进行平均。另一种形式是视频滤波。在完成取平均操作时，重要的是应知道取平均所在的幅度刻度。当视频滤波或迹线平均是对在对数刻度上显示的信号完成时，其结果是信号对数的平均。另一种方法是，取平均可以在线性(电压)刻度上完成。某些分析仪能在功率(有效值电压)刻度上取平均。基于快速傅里叶变换(FFT)的分析仪通常只能在功率刻度上取平均。
众所周知，对于上述三种刻度，测得的纯噪声电平是不相同的。其中，对数刻度的噪声被低估了2.51dB。无疑，对数刻度最适于测量低谐波电平，因为它能给出受本底噪声影响最小的信号电平。因此，应当使用对数刻度来测量谐波电平，并根据需要减小视频带宽或增加取平均数。
现实中并不存在上面所讨论的理想重复信号。与理想情况的两大偏离是漂移和调制。来自未锁定压控振荡器(VCO)的漂移信号可能造成测量困难。漂移可能是如此之大，以致为了测量某个谐波而必须对可能的整个频率范围扫描，并利用峰值检波器来测量谐波电平。对于频率的这种高变化性，取平均可能引起误差而不宜采用。此外，峰值检波特别适于检测噪声，所以，当用这种扫描——峰值检波方法进行测量时，分析仪的测量范围会受到损害。尽管如此，这类解决方案仍十分有用而被用于某些频谱分析仪中，如安捷伦科技公司的8560E系列，该系列频谱分析仪配备有该公司的85672A寄生响应测量应用程序。
已调信号也是一个测量难题。当信号被调制时，其谱宽增加。因此，必须使用足够宽的分辨带宽来对信号中的所有能量起响应。使用宽的带宽将增大本底噪声，从而减小可利用的动态范围。采用频率调制(FM)、脉冲调制(PM)和普通数字调制格式的信号谱宽与谐波数成正比增大，因此，建议针对谐波数来增大分辨带宽。
从实验上判断分析仪是否会引人失真更加容易。仅仅增大输入衰减，观察失真电平是否发生变化即可。如发生了变化，则分析仪对测得的失真有影响。
尽管分析仪对测得的谐波的影响可以仅靠增大输入衰减来降低，但这会降低信噪比(SNR)，从而限制了分析仪测量低谐波电平的能力。不过，对接近本底噪声的信号的测量可以通过对数平均方法来改善。
频谱分析仪可以通过对测量结果取平均来降低测量结果的变化。取平均的一种形式是对分析仪屏幕的若干条数据迹线进行平均。另一种形式是视频滤波。在完成取平均操作时，重要的是应知道取平均所在的幅度刻度。当视频滤波或迹线平均是对在对数刻度上显示的信号完成时，其结果是信号对数的平均。另一种方法是，取平均可以在线性(电压)刻度上完成。某些分析仪能在功率(有效值电压)刻度上取平均。基于快速傅里叶变换(FFT)的分析仪通常只能在功率刻度上取平均。
众所周知，对于上述三种刻度，测得的纯噪声电平是不相同的。其中，对数刻度的噪声被低估了2.51dB。无疑，对数刻度最适于测量低谐波电平，因为它能给出受本底噪声影响最小的信号电平。因此，应当使用对数刻度来测量谐波电平，并根据需要减小视频带宽或增加取平均数。
现实中并不存在上面所讨论的理想重复信号。与理想情况的两大偏离是漂移和调制。来自未锁定压控振荡器(VCO)的漂移信号可能造成测量困难。漂移可能是如此之大，以致为了测量某个谐波而必须对可能的整个频率范围扫描，并利用峰值检波器来测量谐波电平。对于频率的这种高变化性，取平均可能引起误差而不宜采用。此外，峰值检波特别适于检测噪声，所以，当用这种扫描——峰值检波方法进行测量时，分析仪的测量范围会受到损害。尽管如此，这类解决方案仍十分有用而被用于某些频谱分析仪中，如安捷伦科技公司的8560E系列，该系列频谱分析仪配备有该公司的85672A寄生响应测量应用程序。
已调信号也是一个测量难题。当信号被调制时，其谱宽增加。因此，必须使用足够宽的分辨带宽来对信号中的所有能量起响应。使用宽的带宽将增大本底噪声，从而减小可利用的动态范围。采用频率调制(FM)、脉冲调制(PM)和普通数字调制格式的信号谱宽与谐波数成正比增大，因此，建议针对谐波数来增大分辨带宽。
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