如何区分频谱仪的RBW带宽和VBW带宽?

专心射频2019年3月13日
本文主要讲解频谱仪的RBW带宽和VBW带宽的区别以及应用。

1、RBW(Resolution Bandwidth)代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低频宽差异,两个不同频率的信号频宽如低于频谱分析仪的RBW,此时该两信号将重叠,难以分辨。
2、分辨率带宽,有人也叫参考带宽,表示测试的是多大带宽的功率。如测试一GSM 2W干放满功率单载波输出时,RBW设为100KHz时测得30dBm,设为200KHz测得33dBm。RBW实际上是频谱仪内部滤波器的带宽,设置它的大小,能决定是否能把两个相临很近的信号分开。它的设置对测试结果是有影响的。只有设置RBW大于或等于工作带宽时,读数才准确,但是如果信号太弱,频谱仪则无法分辨信号,此时即使RBW大于工作带宽读数也会不准。

VBW:显示带宽-在测试时能看到更宽的频率范围,如果要观测的信号更精细,则需要减少; RBW:分析带宽;比如,测试CDMA的功率,既不能太大,也不能太小,应该与信号的带宽相对应;还有测试链路噪声等,也需要对RBW有一定的要求。 RBW,分辨率带宽,有人也叫参考带宽,表示测试的是多大带宽的功率,如测试一GSM 2W干放满功率单载波输出时,RBW设为100KHz时测得30dBm,设为200KHz测得33dBm。 RBW实际上是频谱仪内部滤波器的带宽,(是中频滤波器的3dB带宽),设置它的大小,能决定是否能把两个相临很近的信号分开。它的设置对测试结果是有影响的。只有设置RBW大于或等于工作带宽时,读数才准确,但是如果信号太弱,频谱仪则无法分辨信号,此时即使RBW大于工作带宽读数也会不准。 VBW,视频带宽,表示测试的精度,越小精度越高,如将VBW设为100KHz,表示每隔100KHz取一个样测试其电平,因此可以看到VBW设置越小其测试曲线越光滑。 VBW是峰值检波后滤波器带宽,主要是使测试信号更加圆滑。也是3dB带宽。别的厂家有6dB带宽的。 RBW要比VBW重要得多。 一般HP推荐VBW<0.01RBW.但很多实验表明VBW=0.1RBW最合理。

RBW 是解析带宽,VBW是视频带宽。RBW不要超过SPAN的十分之一,VBW可以设置为自动,如果信号比较弱得情况下,可以将VBW减小。

调整RBW而信号振幅并无产生明显的变化,此时之RBW带宽即可加以采用。

较宽的RBW较能充分地反应输入信号频谱的波形与振幅,但较低的RBW将能区别不同频率的信号。也就是说RBW代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低带宽差异,两个不同频率的信号带宽如低于频谱分析仪的RBW,此时该两信号将重迭,难以分辨,较低的RBW固然有助于不同频率信号的分辨与量测,低的RBW将滤除较高频率的信号成份,导致信号显示时产生失真,失真值与设定的RBW密切相关,较高的RBW固然有助于宽带带信号的侦测,将增加噪声底层值(Noise Floor),降低量测灵敏度,对于侦测低强度的信号易产生阻碍。

下面这幅图解释了不同RBW对灵敏度的影响:

如果还是不够理解,可以看下面这幅图,更加形象:

小技巧:

巧妙使用频谱仪的RBW设定测试DUT发射功率(高端频谱仪有ACLR测试项,可以调用默认模板测试):

RBW是频谱仪内部中频滤波器的带宽值,也就是说频谱仪最后测试出来的功率值是基于这个带宽测得的,例如你将RBW设为20MHz,则频谱仪显示的是这20MHz带宽内所有信号+噪声的功率值:以GSM手机举例说明下,GSM信道带宽为200kHz(其中包括了保护间隔),你用频谱仪测试GSM手机1信道功率的时候如果把RBW分别设为200kHz和1MHz,测试得到的1信道峰值功率大小基本相同。

频谱仪中读出来得功率的单位是dBm/XXHz,XXHz=RBW Bandwidth. 当你把RBW设置越来越大,这个值自然跟着升高,直到RBW等于信号的带宽,再增加RBW就不会显著升高了。而WiFi(802.11abg)的有效带宽是20M.当你设置RBW=20M,或者测试channelpower(Bandwidth=20M)的时候就能得到准确地功率,应该和功率计相差1以内。

下面详细说明测试注意事项:

第一:Ref 和 ATTEN这两项的设置很重要,防止因实际功率比频谱仪显示的数值高导致测试结果有问题。

备注,但实际上很多频谱仪参考值最高只能设置到0dBm,这样就只能改变衰减值来做,通常将衰减值设置到中频滤波器刚好不溢出(溢出时,频谱仪会显示“IF OVLD”),测试时千万要注意提示,否则测试结果不正确。另外,在中频滤波器没有溢出的情况下,衰减值的设定对较大功率的测试结果影响不太大,因为中频放大器自动补偿ATTEN,比如采用20dB、25dB、30dB、甚至40dB,结果是差不多的。但是要注意的是,ATTEN设置越大,噪声就越大,在小信号时就影响较大。

输入衰减器(ATTEN)与中频放大器(IF)联动如下图:

第二:RBW设为1M,VBW设为3MHz及以上。标准中有提到,RBW大于等于1%的占用带宽。如果RBW的值过小,也会导致测试结果偏小。

第三:所谓的channel power是指在channel的占用带宽上测试功率,所以channel 带宽完全要符合此测试项的含义。IEEE802.11b,g,n20为22MHz带宽,n40为40MHz带宽。

第四,检波方式会影响你的测量结果,peak检波要比Avg检波高3dB左右。

备注:通常RBW的带宽与频谱仪的带宽有关,很多低端频谱仪都不能设定到20M。

下面简单介绍下信号与频谱分析的概念,便于大家加深理解:

大家工作中常常用到示波器、频谱仪、矢量分析仪(ESA),但却不理解,下面这张图则形象的说明了三者区别和各自作用:

备注;通常在高端的频谱分析仪会带有矢量分析的功能。

下面这张图表征了同样一个信号在时域(示波器)和频域(频谱仪)不同的显示:

下面是信号的频域指标(功率、相位噪声、杂散、谐波),均可以用频谱仪进行测试。

举例说明:

看了这么多,有没有理解呢?好吧,下面出道题,复习下功课:

某型号频谱仪低噪为-165dBm/Hz,当RBW设为100KHz时,能否区分出幅度为-120dBm左右的单音信号?如希望准确测量此单音信号的幅度,同时希望尽量节约测试时间,RBW应如何设置?

答案是:不能,为什么呢?大家计算下100KHz的RBW的噪声是多少?

Pn=-165dBm/Hz + 10log(100KHz/Hz)= -115dBm

-115dBm > -120dBm 因此无法准确测试。

最多设置10KHz的RBW时,才可以勉强区分出来。

来源:整理自csdn(作者: 长弓的坚持)

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