一帶寬的定義

　　帶寬，英文為Bandwidth，縮寫(xiě)B(tài)W。

　　功率分析儀帶寬意指功率分析儀的電壓或電流前向通道允許通過(guò)的信號(hào)的最高頻率和最低頻率之差。

　　帶寬應(yīng)該是包含上限和下限的一組數(shù)。但是，由于大部分寬頻功率分析儀的帶寬下限頻率非常低或可直接測(cè)量直流電量，因此，許多時(shí)候，功率分析儀帶寬等同于上限頻率。

　　功率分析儀帶寬上限主要受前向通道中電容、電感等儲(chǔ)能元件的影響。

　　有些電容或電感，是人為設(shè)置的，比如具有低通濾波器特性的防混疊濾波器中的電容。

　　有些電容或電感是客觀存在且不可避免的，比如說(shuō)傳輸導(dǎo)線本身具有的電感，電阻元件具有的電感，導(dǎo)線與導(dǎo)線之間形成的分布電容及互感等等。

二功率分析儀帶寬相關(guān)的幾個(gè)重要指標(biāo)

01信號(hào)帶寬

　　信號(hào)采用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)，含有一定比例的最高頻率成分就是信號(hào)的帶寬。

02固有帶寬

　　這里指的固有帶寬是指客觀存在不可避免的帶寬限制，主要是指受元器件及分布電容、電感的影響導(dǎo)致的帶寬限值。例如，電路中應(yīng)功能需要采用某運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器的帶寬為2MHz，那么，前向通道的帶寬必然小于或等于2MHz。

　　目前，寬頻帶功率分析儀標(biāo)稱(chēng)的最高帶寬可達(dá)10MHz以上。

03數(shù)字帶寬

　　對(duì)于寬頻帶功率分析儀而言，包括時(shí)域波形顯示，時(shí)域波形分析，頻域諧波分析等大部分分析功能，都基于數(shù)字采樣技術(shù)。通過(guò)數(shù)字采樣技術(shù)，將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)域離散，幅值量化的離散時(shí)間數(shù)字信號(hào)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)字信號(hào)）。而幾乎所有的分析功能的分析對(duì)象都是數(shù)字信號(hào)。

　　采樣定理指出，只要離散系統(tǒng)的采樣頻率高于被采樣信號(hào)的最高頻率的兩倍，就可以真實(shí)的還原被測(cè)信號(hào)。反之，會(huì)因?yàn)轭l譜混疊而不能真實(shí)還原被測(cè)信號(hào)。

　　因此，數(shù)字帶寬等于最高采樣頻率除以2，也就是奈奎斯特頻率。

　　目前，寬頻帶功率分析儀的最高采樣頻率一般在1MHz以下，大部分進(jìn)口寬頻帶功率分析儀的采樣頻率低于固有帶寬。

04防混疊濾波器帶寬

　　采樣頻率決定了前向通道的最后帶寬，若功率分析儀帶寬上限頻率高于采樣頻率的1/2（奈奎斯特頻率），就有必要在采樣之前對(duì)信號(hào)帶寬進(jìn)行限制，將信號(hào)帶寬限制在1/2采樣頻率之內(nèi)。限制的措施通常采用低通濾波器，稱(chēng)為防混疊濾波器，防混疊濾波器的截止頻率就是防混疊濾波器帶寬，某些文獻(xiàn)中也稱(chēng)傅里葉頻譜帶寬。

05傳感器帶寬

　　對(duì)于高電壓、大電流信號(hào)測(cè)量，一般而言，功率分析儀需要與電壓、電流傳感器傳感器等組合構(gòu)成功率測(cè)試系統(tǒng)。

　　傳感器是功率測(cè)試系統(tǒng)的最前端，直接與被測(cè)信號(hào)相連對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行感知，其帶寬對(duì)測(cè)量的影響不言而喻。

　　寬頻功率分析儀通常用于測(cè)量變頻電量，目前，測(cè)量變頻電量的電流傳感器主要有霍爾電流傳感器、羅氏線圈和AnyWay變頻功率傳感器（電壓、電流組合式傳感器），高帶寬的霍爾電流傳感器帶寬可達(dá)100kHz以上，而羅氏線圈的帶寬可達(dá)1MHz以上，AnyWay變頻功率傳感器的電流典型帶寬為30kHz，三者均可滿(mǎn)足大部分變頻電量測(cè)試的帶寬需要。

　　測(cè)量變頻電量的電壓傳感器主要為霍爾電壓傳感器和AnyWay變頻功率傳感器。

　　額定電壓1kV以上的霍爾電壓傳感器的帶寬普遍低于5kHz，以LEM公司的霍爾電壓傳感器為例，目前額定電壓最高的霍爾電壓傳感器為L(zhǎng)V200-AW/2/6400，其帶寬僅700Hz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足變頻器輸出的高諧波含量的變頻電量的測(cè)量需要。

　　AnyWay變頻功率傳感器的電壓典型帶寬為100kHz，可滿(mǎn)足大部分變頻電量測(cè)試的帶寬需要。

三功率分析儀有效帶寬

01寬頻帶功率分析儀的帶寬是否越寬越好？

　　帶寬以夠用為好，不一定越寬越好。
　　例如，被測(cè)信號(hào)的帶寬為10kHz，功率分析儀帶寬為10kHz～100kHz之間是比較合理的，因?yàn)檫@樣既可以滿(mǎn)足真實(shí)信號(hào)的準(zhǔn)確測(cè)量，又可以濾除功率分析儀帶寬以上的干擾信號(hào)。當(dāng)然，高頻的干擾信號(hào)可以通過(guò)設(shè)置合理的防混疊濾波器或軟件濾波器進(jìn)行濾除。但是，如果干擾信號(hào)過(guò)大，在進(jìn)入濾波器之前已經(jīng)受到電路的限幅，那么，再經(jīng)過(guò)任何濾波器都不能還原真實(shí)信號(hào)了。
　　一般而言，理想的配置是前向通道所有部件及防混疊濾波器的帶寬均高于信號(hào)帶寬，但是，越接近被測(cè)信號(hào)的部件的帶寬越寬，約接近AD轉(zhuǎn)換器的帶寬越窄，因?yàn)檫@樣既可以滿(mǎn)足被測(cè)信號(hào)的測(cè)量，又可以最大限度避免高頻干擾的影響。

02如何識(shí)別有效帶寬？

　　傳感器帶寬，數(shù)字帶寬和防混疊濾波器帶寬中最窄的帶寬就是有效帶寬。

　　當(dāng)數(shù)字帶寬高于固有帶寬時(shí)，無(wú)需防混疊濾波器，固有帶寬就是功率分析儀最高帶寬，

　　當(dāng)數(shù)字帶寬低于固有帶寬時(shí)，若信號(hào)帶寬高于數(shù)字帶寬，需要設(shè)置合適帶寬的防混疊濾波器，防混疊濾波器與傳感器帶寬中較窄的那個(gè)就是有效帶寬。若前端無(wú)傳感器，防混疊濾波器帶寬就是有效帶寬。

　　例1：某進(jìn)口高精度功率分析儀標(biāo)稱(chēng)帶寬為1MHz，最高采樣頻率為200kHz，防混疊濾波器的截止頻率為50kHz或5.5kHz。

　　該功率分析儀的奈奎斯特頻率為100kHz，低于固有帶寬，對(duì)于測(cè)試100kHz以下的信號(hào)，無(wú)需防混疊濾波器，此時(shí)的有效帶寬為100kHz。

　　若不能確保信號(hào)帶寬低于100kHz，就需要啟用防混疊濾波器，防混疊濾波器的最高帶寬為50kHz，低于奈奎斯特頻率，該功率分析儀的有效帶寬為50kHz。

　　若前端的電壓傳感器帶寬為700Hz，電流傳感器帶寬為300kHz，那么，系統(tǒng)電壓有效帶寬為700Hz，電流有效帶寬為50kHz。

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