VBW Video bandwidth做甚麼用? 頻譜軌跡的化妝師

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。

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。

Zero span for square AM signal
Zero span for square AM signal

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。

Zero span VBW=300KHz
Zero span VBW=300KHz

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。

Zero span VBW=3KHz
Zero span VBW=3KHz

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。

Zero span VBW=1KHz
Zero span VBW=1KHz

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。

Zero span VBW=300Hz
Zero span VBW=300Hz

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。

Zero span VBW=100Hz
Zero span VBW=100Hz

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。

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