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  • 發布時間:2021-09-23 09:55 原文鏈接: 頻譜儀的幅度

    簡單一點的回答如下:
    在示波器上觀察到的是頻率為1kHz,幅度為12.65V峰峰值的正弦波(示波器輸入阻抗為1Mohm時)。

    如果要了解得更透徹一點,
    那么這個問題和好幾個關鍵的細節有關,測量的結果取決于信號發生器和頻譜儀的類型、輸入阻抗以及示波器的設置有關。

    先說頻譜儀,
    一般常見的射頻頻譜儀都是50ohm輸入阻抗(也有75ohm的),而音頻頻譜儀(FFT分析儀)則多為高輸入阻抗,比如1Mohm;而這個阻抗的不同會直接影響到你這邊的計算結果。
    射頻頻譜儀上的功率一般是信號的均方根功率,也就是RMS功率,而非信號的瞬時功率。
    不過,既然你用到dBm這個單位,可以認為你說的是射頻頻譜儀,因為這個單位在射頻領域用得比較多,而音頻領域則很少用。

    再說信號發生器,
    稍微嚴謹一些的通用信號發生器,都會有輸出阻抗的選擇,比如至少會提供高阻或者50ohm兩種阻抗;
    實際使用時,應當根據負載的類型進行選擇;(很多人忽略了這一點,然后經常會奇怪信號發生器的輸出幅度為什么總是莫名其妙地比設置值大一倍)

    最后說示波器,
    一般大家最容易見到的示波器的輸入阻抗是1Mohm的(忽略并聯的容性),
    然而也有很多中高端示波器是有50ohm輸入阻抗的,甚至部分高端示波器只支持50ohm。

    根據你的描述,可以認為你的信號發生器是50ohm輸出阻抗的,因為只有這種情況下,當接上50ohm輸入阻抗的頻譜儀以后,頻譜儀上顯示的幅值才正好是信號發生器上設置的值。
    如果信號發生器的設置不變,將連接到頻譜儀的連線斷開,轉而接到示波器上,
    那么,如果此時示波器是1Mohm輸入阻抗,就會發現示波器上信號的幅度是12.65V峰峰值。
    如果此時示波器是50ohm輸入阻抗,則信號的幅度為6.325V峰峰值。

    具體的計算其實只要最基本的歐姆定律即可:
    關鍵是要搞清楚源和負載的阻抗之間的配置關系。

    20dBm=0.1W
    P=U(RMS)^2/R
    U(pk-pk)=U(RMS)*2*2^0.5

    由于信號發生器的輸出阻抗為50ohm,所以此時信號發生器設置輸出幅值時會認為接的也是50ohm的負載;換句話說,這個時候設置的輸出信號幅值,只有在接上50ohm的負載時才會準確。

    信號發生器在設置為50ohm輸出阻抗后,可以把它理解為一個理想信號源串聯一個50ohm的電阻,
    如果再接上一個50ohm的負載,則相當于一個理想信號源后面依次串聯兩個50ohm的電阻。
    那么根據上面所述,設置20dBm,就相當于負載的50ohm上應該是0.1W,
    根據歐姆定律,很容易算出來理想信號源上應該是12.65V峰峰值。

    接下來的情況就比較簡單了:

    如果信號發生器的輸出端接示波器,且示波器輸入阻抗為1Mohm,那么接近于開路,所以示波器量到的值就等于理想信號源上的電壓。

    如果信號發生器的輸出端接示波器,且示波器輸入阻抗為50ohm,那么可以根據歐姆定律計算得到示波器上應該為6.325V峰峰值,或者也可以簡單理解為兩個50ohm電阻對理想信號源的分壓。

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