频谱分析_实时频谱分析仪的关键技术浅析

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图1. 经典的扫频式频谱分析仪示意图

在现代分析仪中，分辨率带宽滤波器，包络检波器和显示都是使用数字信号处理的方式实现的。矢量信号分析仪将特定带宽内的对应信号下变频为固定频率的IF。IF模拟信号由模数转换器(ADC)采样，时域采样数据可用于调制域分析。对于频谱分析，使用快速傅里叶变换(FFT)将时域信号转换为频域频谱。FFT处理一个采样块，称为采样帧。在本文中，采样帧中的采样数称为采样帧大小或FFT大小。FFT计算完成并将结果传输到显示器后，将获取下一个采样帧。与扫频式频谱分析仪不同的是，这里的本振是固定的，同时矢量信号分析仪对在两次采样帧之间时间间隔内出现的信号也是忽略的(图2)。

图2. 扫频式频谱分析仪在扫描过程中对瞬态信号的响应

几乎所有现代频谱分析仪都结合了传统扫频式分析仪和矢量信号分析仪的特点。如果跨度大于FFT分析带宽，则将沿LO步进以将多个FFT拼接在一起，以显示更大跨度的频谱。但是，使RTSA频谱分析仪与众不同的是它能够连续对信号采样并进行FFT分析，图3阐述了其中的差异，使用FFT分析的非RTSA频谱分析仪或矢量信号分析仪是串行处理流程，可获取采样点并FFT处理。RTSA处理流程是并行的(图4)，因为它可以获取一个新的采样帧的同时，对前一个采样帧进行FFT处理，这种并行处理需要快速的数字处理硬件和大的缓冲存储。RTSA频谱分析仪，例如安立的Field Master Pro™ MS2090A，能够针对512点FFT信号每秒执行527000 次FFT处理。FFT的点数是FFT分析带宽内的频率点数，它也等于采样帧中采集的I/Q采样数。点数越多，频率分辨率越好，但是FFT计算时间也会增加。

图3. 简化