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【實作實驗室】頻譜儀變成示波器?原來零展頻這樣用

   
作者:實作派 Lab

當頻譜儀的開始頻率與結束頻率相同,發生「零展頻」的情況,竟然與示波器的概念不謀而合?本篇文章實機操作,帶您一塊瞧瞧。

做研發的朋友應該很常用到頻譜儀,只要設定好 Start frequency 到 Stop frequency 的頻率範圍,就能看到頻段內的訊號;但是若開始頻率與結束頻率相同,也就是 Zero Span(零展頻)的時候,這代表甚麼意思呢?

混頻器 Mixer

先稍微帶一下頻譜的方塊圖,頻譜之所以能偵測到高頻的訊號功率,是因為有個混頻器 Mixer 把輸入頻率與本地震盪運算之後轉為中頻,才有機會畫在螢幕上,這個功能稱為降頻 Downconvert。

由於本地振盪器會不斷變化頻率,才能將待測頻段的訊號從 Start frequency 一路畫到 Stop frequency,因而得到頻譜軌跡 trace,換句話說你在 Span 設定的頻寬,就會是 Local generator 掃描的頻寬。

這部分的詳情請參考頻譜原理-Spectrum 內部構造簡介,牽涉到的通訊數學原理在 RF Mixer & RF Mixing / Multiplication Tutorial,這部分並沒有很難,大家不要看到數學就嚇到,你要學工程三角函數是基本,我先假設各位都懂這一部分,後面你們才看得懂。

頻譜方塊圖 Spectrum diagram(圖片來源:實作派提供)

我來舉個一般操作的例子,各位比較有感覺。若待測訊號範圍在1000MHz~1100MHz 之間,頻譜 Frequency 選項就需要設定 Start=1000MHz、Stop=1100MHz,而 Span 選項頻譜會同步幫你算好,也就是1100-1000=100MHz。以 Keysight 的頻譜 E4401B 來說,它的中頻在 2421.4MHz,若頻譜要畫出1000~1100MHz 的 trace,本地振盪器 LO 需要提供多少頻率呢?

  • Start=1000MHz,LO=Input+IF=1000+2421.4=3421.4 MHz
  • Stop=1100MHz,LO=Input+IF=1100+2421.4=3521.4 MHz

所以為了畫出 Start 到 Stop 間的頻譜軌跡,LO 需要從 3421.4MHz 一路掃到 3521.4MHz,才能完成工作。可能有人會問為何會有兩個中頻?我不知道,也許是要克服雜訊,也許要克服諧波,可以確定的是降到 100MHz 以下,一般電路會比較好處理。

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Author: StrongPiLab

實作派電子實驗室(StrongPiLab)是一個著重知識與經驗的實作交流媒體,提供工程師們理論外的實務經驗,主要傳達電子產品與家電用品的正確操作概念與生活小常識、解說各種測試手法的技巧。

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