信号分析频谱仪技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

1、频响法(FRA)

它从较早的单通道的频率响应分析(FRA)仪器，进而扩展到分析的36通道输人的频响分析系统。具有80年代末水平的FRA是1250频响分析仪，配上可扩展到36通道的扩展器型号为1251组成系统。该系统晟早由英国输力强公司设计开发。广用于世界各国，包括美国等国家也用。日本的NF公司虽也搞类似的频响仪器，典型产品如NFI720，上限频带100KHz，下限10uHz，但销路不佳。第三个生产国是中国。生产TD1250和TD1251系统的为中国天津中环电子仪器公司本部(原天津市电子仪器厂动态事业部)。且在英国输力强公司的1250数据管理系统1096软件基础上，中国改进了它，搞出优于1096的lO96A数据管理系统，进而自行开发出能广泛通用的IBM-PC／XT／AT及兼容微机的3096数据管理系统；相继又自行开发出在苹果Ⅱ微机基础上运行的双通道数据管理系统软件2O96。并已在国内广泛使用反映较好。

中环仪器公司上世纪90年代又相继自行设计研制出了单通道超低频频率特性测试仪，TD40lO型频率范围从l0faHz至9999Hz，畅销于国内；自行设计研制出TD4020型宽频带双通道频响分析仪，频率从0。0001Hz到30KHz，销路很好。正在研制性能更优良功能更全的频响分析仪器天津电子仪器厂的频响分析仪器不仅在中国居首位，在世界范围亦占重要位置。

2、FFT

FFT算法不仅是数字分析技术，而且是测量信号功率谱密度般最通用方法。设计者必须记住的是，FFT只是摄取采样间隔内的瞬间信号。为了执行连续分析，FFT和显示程序必须和采样活动并行运行。即使如此，FFT也只表示N个采样点之间的信和任何一个数据采集系统一样，频谱分析仪性能主要取决于它的模拟前置电路。设计者必须选择尽量小的谐波失真和杂散噪音的电路。例如，模拟部分必须包括一个抗混淆滤波器，跟踪保持放大器，电压参考；刚一个3~t812位的模数转换器。在I~0KHZ以上，通常选用一个开关电容器或作为抗混淆用的有源滤波器电疏担是开关电容器的高频时钟脉冲把噪音加到信号上，而且有源滤波用的运算放大器的转换速率将引起失真无源RLC滤波器可避免上述两个问题。具有100dB阻带衰减器和0.ldB通常波纹的第九级椭圆滤波器将是最好的选择。

尽管椭圆滤波器的相位响应是非线性的，但它的幅度响应则是线性的。因为其分据主要与输入信号的幅度有关，相位误差对大多数设计者来说不是主要关心的。最终决定系统上限带宽的截止频率被设定为100KHza因为这种用途有256KHz的采样频率，奈奎斯特速率是128KHz，滤波器响应表明奈奎斯特极限在过渡频带的中点。滤波器的截止衰减频率是156kHzJ高手此频率衰减为10l0dB。出于在100到l28KHz之间有一个非灵敏区，因而任何l00KHz以上苘频率在数字频率域内要去掉。其中包括任何映射到1OO到128KHz频带内的混淆频率。

第二节 产品工艺特点或流程

信号分析频谱仪开发流程

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

1、向多品种系统方向发展：如英国输力强公司又开发出1253，从频率带来看比1250低，但价格低适应面广泛的新机种。

2、向高频段发展：如英国输力强公司的1255，频带从10gHz至20MHz。

3、频响分析仪的数据管理系统软件向高层次至臻方向发展：如中国的天津电子仪器厂动态事业部的
1096A、2096、3096等。

4、向多通道方向发展：如英国输力强的多路扩展器1251，可把1250扩展到36个通道。

5、I／O接口向完备方向发展，如1255，不仅有IEEE488，并有串行口RS—232和RS叫23。

6、向小型化发展，如l270FRAVXI板，频率1MHz~20KHz，Af=1／4000功耗30W。