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功率分析仪带宽那些事儿

   2018-04-24 微信蒙蒙1900
核心提示:在电子仪器领域里面,说起带宽总是很多的的话题可谈。我们在选购一台交流信号的电子测量设备的时候,一般我们首要关心的指标也是带宽。功率分析仪作为功率测量、波形查看、数据记录的重要仪器,今天我们就来聊聊它的
在电子仪器领域里面,说起带宽总是很多的的话题可谈。我们在选购一台交流信号的电子测量设备的时候,一般我们首要关心的指标也是带宽。功率分析仪作为功率测量、波形查看、数据记录的重要仪器,今天我们就来聊聊它的带宽一二事。
一、带宽的定义
功率分析仪带宽意指的电压或电流通道允许通过的信号的通频带的宽度,为上限截至频率减去下限截至频率。在功率分析仪带宽内,必须集中了所测信号的绝大部分谐波分量。换句话说,若信号丢失有效带宽以外的谐波成分,不会对信号产生明显影响,这样的测量才会有意义。
由于大部分功率分析仪的带宽下限频率非常低,因此许多时候,功率分析仪带宽等同于上限频率。致远电子的PA6000功率分析仪带宽高达1MHz,最新的PA8000功率分析仪带宽高达5Mhz。在高频信号频率成分日益增多的电源行业,对比同行业普遍的1Mhz的带宽,致远电子的功率分析仪应用优势非常明显。
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图1 高带宽功率分析仪
二、带宽的组成
有一个著名的短板效应木桶的盛水量取决于最短的那一块木板的长度。在带宽领域里面也同样适用这条定理。功率分析仪的测量电路主要为测试夹具、电流/电压传感器、衰减电路、采样电路等组成。它的系统总体带宽就是受其中的最小带宽所制约。
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图2 总体带宽受最小带宽那一环的影响
例如对于高电压、大电流信号测量,一般而言,功率分析仪需要与电压、电流传感器传感器等组合构成功率测试系统。传感器是功率测试系统的最前端,直接与被测信号相连对被测信号进行感知,其带宽对测量的影响不言而喻。以LEM公司的电流传感器为例,其直流量程为1000A,交流量程707Arms,它的测试带宽为500KHz 。也就是说在使用该传感器测试电流信号,它的带宽就是500KHz,而不是机器的标称带宽。当功率分析仪只能使用传感器输入时,仪器的带宽就只能是传感器的带宽了。有些仪器的电流直接输入带宽是1MHz,BNC输入是10MHz,但是参数写带宽是10MHz是没有任何价值的,因为使用BNC的时候只能使用外接传感器进行测量。
三、带宽是否越宽越好?
带宽以够用为好,不一定越宽越好。
因为任何一个测量仪器都有一个本底噪声,这是由仪器设备内部产生的。它会叠加进被测信号,降低测试信号的的信噪比。例如,被测信号的带宽为10kHz,功率分析仪带宽为10kHz~100kHz之间是比较合理的,因为这样既可以满足真实信号的准确测量,又可以滤除功率分析仪带宽以上的干扰信号。
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图3 过高带宽会带来更多的干扰信号
目前的变频器、UPS电源的信号高频噪声日益复杂,要测准这些信号成分,当然是希望仪器的带宽能够覆盖掉这些信号的绝大多数能量。目前致远电子最新的PA8000高精度功率分析仪带宽高达5Mhz,并且测量精度高达万分之一。特别适合于电源测试、检测机构认证等用户。
 
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