頻譜分析儀使用過程中如何選擇最好的分辨率帶寬(RBW)?

       一、RBW的含義

分辨率帶寬（RBW，Resolution Bandwidth）是頻譜分析儀的核心技術參數，用來衡量儀器分離出兩個正弦輸入信號的能力。中頻濾波器決定了分辨率帶寬RBW，頻譜儀帶寬按照-3dB定義，EMI接收機按照-6dB帶寬定義。這種帶寬定義方法按照圖所示。在中頻濾波器頻響曲線上，參考中心頻點的最高值的兩側幅值下降3dB對應的頻率寬度就是-3dB帶寬，同理，兩側幅值下降6dB對應的頻率寬度就是-6dB帶寬。

二、RBW的影響

1、RBW決定了頻率分辨力。簡單來說，RBW 越小，頻率分辨率越高，越容易把靠得很近的信號分開。下圖是兩個幅度相同的正弦載波的頻譜，減小RBW后，兩個信號可以被明確的分辨開。

下圖中相鄰信號的電平有明顯不同，小電平信號在較大RBW下不會顯露出來。但是通過減小RBW后，小信號可以顯露出來。

2、RBW影響信噪比。噪聲功率等于對RBW內噪聲功率譜密度的積分。RBW值減小，頻譜儀的底噪越低。在測試比較微弱的信號時，可以通過降低RBW來提高頻譜儀的測試靈敏度。

3、RBW影響測試速度。當RBW設置越小，頻譜儀的掃描速度會越慢，這是因為：濾波器的帶寬越小，瞬態響應時間越長，也就是需要更長的時間建立沖激響應。

三、RBW的設置原則

在頻譜儀的實際操作中，“最好”的RBW并不存在固定值，而是在測量速度、信噪比和測量目標準確性之間取得最佳折中。

當測量單音信號時，如果信號功率較大，無所謂RBW如何設置。但是如果信號功率很小，就需要減小RBW，降低底噪，提高信噪比，以免小信號淹沒在噪聲里。測試雜散、高次諧波等微弱信號時同理。

當存在等幅多音信號且它們之間靠得很近時，需要較小的RBW以提高分辨率，一般將RBW設置為最小頻間距的1/10。另外，對于非等幅信號，即一個大信號旁邊存在一個小信號時，由于中頻濾波器有限的帶外選擇性，需要使用小RBW，以便將小信號從大信號的“裙邊”（帶內噪聲）中分離出來。

測量占用帶寬時，RBW應顯著小于信號的占用帶寬（例如，小于占用帶寬的1%～10%）。這樣RBW濾波器對頻譜形狀的影響才可以忽略不計。實際操作中，可以采用以下方法：（1）先使用較大的RBW找到信號并初步估計其帶寬；（2）然后逐步減小RBW，觀察顯示的頻譜形狀和占用帶寬值是否趨于穩定；（3）當繼續減小RBW而測量結果不再顯著變化時，即可認為RBW足夠小。

當然，RBW設置越小分辨率越高，測試更加準確，但會降低測試速度，提高測試時間。掃描時間與BRW之間的關系如下：

Sweep Time = k · (SPAN / RBW2)

Sweep Time是一次掃頻所需時間，單位為s。k是與濾波器形狀因子、檢波方式、允許的信噪比、是否數字 FFT 模式等有關的常數，典型值在 1～3 之間（老式模擬高斯濾波器常取 2～2.5；現代 FFT 模式可把 k 降到 0.1 量級）。SPAN是掃寬（單位 Hz）。RBW單位為Hz。

因此RBW不是設置的越小越好，需要在能夠承受測量時間的情況下盡量減小RBW，在靈敏度和速度之間找到黃金平衡點，既保證信號測量的準確性，又能獲得較快的測量速度。如果信號帶寬較小，為了能設置更小的RBW，通常可以減小SPAN，能夠在較大分辨率情況下同時能夠減小掃描時間。當然，如果對頻率分辨率要求不高時，使用大RBW可以大大提高測量速度。