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【實作實驗室】頻譜軌跡的化妝師?視訊頻寬 VBW 原來有這個用途

作者:實作派

大部分有硬體背景的人對於頻譜分析儀的解析頻寬 RBW 都稍有概念,但對於視訊頻寬 VBW(video bandwidth),可能就沒這麼有概念了,因為這方面的說明文件超少的,為什麼文件這麼少?因為它其實是個配角,就讓阿信助教來告訴你吧!

VBW 的用途

簡單來說, VBW 就是頻譜的濾波器,專門用來美化頻譜的軌跡,因為頻譜的軌跡如果沒有特別設定的話,你會看到很高的雜訊,如果將 VBW 調小,顯示的軌跡雜訊就會變得緩和。以傳統的掃描式頻譜來說,每台頻譜從 Start frequency 到 Stop frequency 一定需要時間,我們稱為掃描時間為 sweep time。

先撇開橫軸為頻率這件事情不談,對於頻譜的顯示裝置來說,花時間畫 trace 這件事情基本上與示波器是完全相同的。如果各位不陌生的話,示波器有個 Bandwidth 選項,通常是 full bandwidth 或是 20 MHz,就是用來當作顯示波形的濾波器,VBW 在頻譜分析儀上正是扮演這個角色。

至於 VBW 要開多少,就要看自己的需求,頻寬越窄、trace 越平滑,在跟客戶溝通頻譜測量的過程中,一定要把 RBW/VBW 的條件告知,才不會出現兩邊 trace 不同的狀況。

今天我們就用實際的操作來讓各位體驗一下 VBW 的作用。

讓頻譜出現方波的軌跡

既然要測試 VBW 對於 trace 濾波的影響,那我一定要找一個方便展示的東西,方波最適合這種 demo 了,因為它有很多高頻的成分在裡面,對濾波器的反應會非常容易觀察,但是要如何讓頻譜出現方波呢?請各位參考【實作實驗室】頻譜儀變成示波器?原來零展頻這樣用,我把細節都寫在裡面了,基本上就是利用 Zero span 的原理把頻譜變成解調器,讓調變訊號出現在頻譜上。

只要你照著說明做,你也可以得到如下圖的頻譜軌跡,你看真的是方波!稍加計算就可以知道這是 500 Hz 的方波。

Zero span for square AM signal(圖片來源:實作派提供)

開始調整 VBW

接下來我們就實際來調整 VBW(Video bandwidth),這個設定會決定頻譜的 trace 要通過多寬的濾波器再來顯示,所以 VBW 越寬,高頻成分就越多,VBW 越窄,高頻成分就越少,透過下面的試驗,各位就能清楚看到 VBW 如何影響 trace。

VBW=300 KHz

調變訊號為 500 Hz 的方波,當它通過 300 KHz 頻寬的濾波器,由於方波的高頻成分都有保留下來,基本上還看得出是方波。

Zero span VBW=300 KHz(圖片來源:實作派提供)

VBW=3 KHz

VBW 繼續變小,方波在 3 KHz 以上的頻率成分被濾掉,原本的方波就會開始失真,看起來有緩升緩降的效果。

Zero span VBW=3 KHz(圖片來源:實作派提供)

VBW=1 KHz

VBW 濾波器繼續縮減為 1 K,高頻成分繼續被濾掉,調變波看起來越來越圓潤。

Zero span VBW=1 KHz(圖片來源:實作派提供)

VBW=300 Hz

VBW 小於調變訊號 500 Hz,已經看不出來是方波,但仍有類似電容充放電的指數曲線。

Zero span VBW=300 Hz(圖片來源:實作派提供)

VBW=100 Hz

VBW 已經是調變訊號頻率的 1/5,只剩下低頻的成分,充放電曲線也已經看不出曲線,變成類似直線上下的三角波了。

Zero span VBW=100 Hz(圖片來源:實作派提供)

所以 VBW 越小,越能抑制載波 Carrier 的波動,看起來的雜訊就越小;當 sweep time 越長,同一個頻率的功率進入濾波器的次數就更多,trace 看起來就更平緩,只是我們在平緩與 sweep time 之間需要做個取捨,希望對各位有幫助。

(本文經同意轉載自實作派電子實驗室原文連結;責任編輯:王姵文)

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