为什么降低VBW不会降低频谱仪底噪？

时间：2022-02-10作者：深圳市浩大协生元健康产业有限公司浏览：2304

                           VBW设置对频谱测试的影响。我相信你在使用频谱仪时遇到过这样的现象：测试一个弱点CW当信号逐渐减少时VBW当测试线越来越平滑时，但显示的底噪水平(RMS值)但没有降低。为什么？

                           当我开始学习频谱仪时，我曾经有过这样的疑问。虽然我能想清楚这个问题不会影响频谱仪的使用，但本着知道为什么，知道为什么的原则，我仍然深入思考了这个问题，并有一些经验。俗话说，好的记忆力不如坏的笔好，这里仍然写下来，以便将来阅读。

                           VBW？什么是video filter？Video filter频谱仪在哪里？

                           发现这三个问题，基本了解原因。

                           VBW是Video Bandwidth缩写是指video filter的3dB带宽。模拟传统的频谱仪IF处理技术，RF输入信号经下变频至末级IF，经过RBW filter然后用包络检波器直接提取IF信号包络。包络信号通常很低，所以通常被称为视频信号(video **)。Video filter低通滤波器(LPF)，位于包络检波器后，专门对包络信号进行过滤，图1采用模拟IF传统频谱仪的架构示意图处理技术。

图1

                           保持RBW在不变的情况下，减少VBW对频谱测试有什么影响？

                           Ohm负载，当前频谱仪显示自身的底噪声，video filter滤波器位于包络检波器后器的对象是宽带噪声的包络信号。包络信号没有噪音大的带宽，而是带宽小的视频信号，如图2所示。此外，宽带噪声的包络信号波动不如噪声波动大。这意味着仅仅看包络信号的频谱是非常平坦的，属于类白噪声功率谱。然而，背景噪声无处不在，即使包络信号也无法幸免。当逐渐减少时VBW当部分叠加在包络信号上的背景噪声被过滤掉时，底部噪声线变得越来越光滑。通常不会VBW设置太小，当VBW当仍大于包络信号带宽时，包络信号没有过滤，因此测量的底噪声基本不变。

                           那么，是不是任意降低VBW，底噪声不会降低？

                           其实这么说是不合理的，因为宽带噪声的包络信号有一定的带宽，如果VBW低于包络信号的带宽必然会降低显示的底噪声。

图2 宽带噪声对应IF频谱(左图，带宽取决于RBW)以及包络信号频谱(右图) 降低VBW试验线平滑

                           与传统频谱仪不同，现代频谱仪采用数字频谱仪IF处理技术，末级IF直接经过ADC采样，然后通过数字变频获得数字IQ信号。使用数字IF处理的优点是可以保留信号的相位信息进行信号解调分析IF无法处理的。

                           I和Q信号取均方根值，即信号包络，然后通过video filter虽然滤波处理是数字滤波器，但它与传统频谱仪相结合video filter这里就不赘述了。

图4 现代频谱仪的数字IF架构示意图

结论:俗称降低VBW只有在不降低底噪的情况下，才能平滑轨迹线是有条件的VBW当包络信号带宽大于宽带噪声时，这是建立起来的。

                           如何设置 VBW呢？

                           测试不同的信号VBW设置也不同。

                           对于CW信号，因为它的包络信号是DC，所以随意减少VBW信号电平测试不会受到影响。值得一提的是，较低的VBW虽然可以平滑线，提高测试精度，但会降低测试速度(当VBW<RBW时)。

                           对于射频脉冲信号，由于其包络为基带脉冲信号，具有很宽的频谱，所以为了保证测试精度，VBW不能设置得低于RBW，建议VBW=10*RBW。

                           对于宽带噪声或类噪声信号，如数字调制信号，一般建议确保电平测试精度VBW=0.1*RBW。


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