頻譜分析儀的解析頻寬RBW,大部分有硬體背景的人都稍有概念,但是視訊頻寬VBW(video bandwidth),可能就沒這麼有概念了。因為文件超少的,為何說明的文件這麼少? 因為它其實是個配角,就讓阿信助教來告訴你吧!
VBW-Video bandwidth的用途
簡單說VBW就是頻譜Trace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,你一定會看到很高的雜訊,若將VBW調小,顯示的軌跡雜訊就會變緩合。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。若各位不陌生的話,示波器有個Bandwidth選項,通常是full bandwidth或是20MHz,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,則是看自己的需求,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? 請各位參考這篇Zero Span-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500Hz的方波。

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=300KHz
調變訊號為500Hz的方波,當它通過300KHz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。

VBW=3KHz
VBW繼續變小,方波在3KHz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。

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

VBW=300Hz
VBW小於調變訊號500Hz,已經看不出來是方波,但仍有類似電容充放電的指數曲線。

VBW=100Hz
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。

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。
可以請問VBW如何影響NOISE FLOOR嗎?感覺和RBW兩個都是濾波器,應該用小的那個做熱雜訊KTB的雜訊準位嗎?
另外我看SPECTRUM好像NOISE LEVEL都不如KTB算出來的那麼低?有什麼原因
另外,很多SPECTRUM有PREAMP ON的功能,打開之後雜訊準位反而降低,是什麼原因?
RBW: 給RF訊號用的濾波器, 用在抓取某頻率成分的訊號
VBW: 給畫在screen的trace “形狀” 用的濾波器, 只用在視覺
儀器不可能低於 KTB, 因為一定有電路系統本身的雜訊, 所以還要再往上加
請參考 https://www.strongpilab.com/spectrum-noise-floor/
Preamp的作用就是先把input放大, 當然會跟noise floor差距拉開, 頻譜後段再把讀值縮小, 這時noise floor “看起來” 就好像變小了
有點像是 把自己的鞋底墊高一些 其他人看起來就矮了一些 就這樣而已