使用頻譜分析儀的人通常都只會應用在Frequency Domain(頻域)，但是頻譜分析儀Zero Span時即成為Time Domain(時域)的示波器。因為加在YIG(Local Osc)上的電壓是固定的，此時的頻譜分析儀(SA)的頻率是固定在一個頻率上，不會有頻率變化。所以經過Envelope檢波器檢波後可以將調變波解調出來，如果在此時我們把SA的Vertical(垂直)單位改變為Linear(Voltage)，則可以正確的顯示出調變波的波形。

在此篇文章中要告訴各位讀者，如何利用頻譜分析儀的Zero Span來量測波形。SA在Zero Span量測之應用除了CW(Continuous Sine Wave)量測外，大致提到的應用有：

●AM(Amplitude Modulation)之Zero span量測。

●FM(Frequency Modulation)之Zero span量測。

●TV Video信號的量測。

因為頻譜分析儀RBW的設計不同而所量測到的波形有所不同，不過還好頻譜分析儀RBW的設計，大約只有二種，即B3(3dB頻寬，Shape factor=15：1)頻寬與B6(6dB頻寬，Shape factor=7.5：1)頻寬等二種。當然量測得到的波形也會與Video Filter的頻寬有關係，但是真正的量測結果是不管使用那一種頻譜分析儀量測，所得到的結果也是一樣才對。B3，B6與B1的關係如下：

B6／B3=1.5

B3／B1=1.8

頻寬與Risetime的換算公式如下：

Tr×B3=0.35 Tr =risetime

Ttotal=(Tr12 + Tr22)1／2

Zero-span解調(DB)的波形決定於Resolution Bandwidth(RB)與Video Filter(VB)，當然所使用的RB與VB頻寬愈寬，所能解調的波形(頻寬)也愈寬。解調器通常將信號解調成上，下旁波帶(Sideband)，所以下旁波帶通常只會與上旁波帶有相同的頻寬。所以DB(解調頻寬)會是(1／2RB)2與VB2和的平方根，也就是說DB=(1／2RB2+VB2)1／2。

例如：頻譜分析儀以6dB的Resolution Bandwidth(RB6)=300kHz與3dB的Video Filter(VB3)解調信號時，它所能解調的信號頻寬(DB)為多少？

R B3=300kHz／1.5=200kHz

TrB =0.35／100kHz=3.5μS

TVB =0.35／300kHz=1.2μS

Ttotal=(Tr12+Tr22)1／2=

(3.52+1.22)1／2=3.7μS

DB3=0.35/3.7μS =94.6kHz

而以DB1來說則為94.6kHz／1.877=52.6kHz的頻寬。此頻譜分析儀的DB(解調頻寬)只有94.6kHz，如果有頻寬較高的調變信號它就無法解調了，所以應用的原則就是；RB一定要比解調波的變化頻寬大。

CW信號是一個沒有載上調變波的連續波形，當然在頻譜分析儀上看起來會沒有任何的調變波在旁波帶(Side-band)上。因為載波信號上無任何調變信號，所以經檢波後的波形為一直線。

AM調變信號量測

我們以Tektronix SG 5030 Sine信號產生器輸入1kHz,4.7Vp-p的Sine波加入到HP3336C綜合信號產生器後面的AM調變輸入端，設定HP3336C的輸出為10MHz ,0dBm的信號【此時HP3336C沒有1kHz的調變信號輸出，輸出信號為CW信號。以Tektronix 2797頻譜分析儀量測，得到如(圖一)的中間一個簡單綠色的RBW filter曲線】。

《圖一　》

啟動HP3336C的AM調變輸入(按藍色Shift鍵(Store 0-9鍵，此時HP3336C已經有1kHz的調變信號輸出。以示波器確定調變輸出為100%，如果沒有可以調整Tektronix SG 5030 Sine信號產生器輸出，使調變輸出為100%)。先將輸出信號以頻譜分析儀將AM信號顯示在螢幕上(圖一上面載有1kHz Sine信號的曲線)，由(圖一)可以看出載波中心頻率(CF)=10.000MHz,0dBm，而上面調變信號為1kHz Sine。

此時我們設定SA的Span/div=20MHz，RBW=1MHz，Reference level=4dBm，(不要讓信號超出螢幕)，Vertical Scale=2dB/div。由圖一增加6dB(Linear Mode)，可以看出當調變信號100%加入到載波時，整個信號的功率增加一倍。

再來我們用Zero Span來觀察調變信號。現在將頻譜分析儀設定為ZeroSpan Mode，不要讓Sweep time=AUTO你可以自行設定Sweep time=20mS，得到(圖二)之圖形。在圖形中可以看到sine波的頻率=1kHz(每1div有2個sine週期，每1div的時候=20mS/10div=2mS，每一個cycle=1mS)。而AM100%調變信號剛好佔滿整個Linear Mode。

《圖二　》

前面講過DB能力會與RB與VB有關，現在我們舉另一個AM方波調變的例子來說明解調能力(DB)。首先我們加入100Hz的方波調變波，其載波為10MHz，然後頻譜分析儀用不同的RB與VB來解調此方波信號：(圖三)是將此頻譜設定在頻域(Frequency Domain)在來觀察的圖形，在圖三中RBW=1MHz時可以隱約看到被調變的方波(1kHz)在載波(10MHz)上面，然後我們將頻譜分析儀的設定變更為Vertical=linear，Span=Zero，time/div=20mS，我們會得到(圖四)的解調信號。圖四的解調信號約為頻率=1kHz(圖中time=20mS有10週的方波)。

《圖三　》

《圖四　》

圖四是盡量把RBW變寬=3MHz，以免會影響到下面的實驗結果。在沒有加入任何Video Filter的解調信號前，可以看出信號的轉角很直，高頻信號沒有被Video Filter的頻寬所限制，所以信號沒有失真。(圖五)則是有加入3kHz的Video Filter的解調信號，圖中可以看出信號的轉角已經變得圓弧了，這表示Video Filter的頻寬已對輸入信號的頻寬有所影響。可見高頻信號被Video Filter的頻寬所限制住了，所以DB(解調頻寬)=(1/2RB)2與VB2和的平方根(也就是說DB=(1／2RB2+VB2)1／2)一定要大於解調信號的頻寬。

《圖五　》

頻寬對方波的影響對讀者沒有很深的認識，我們將改變方波調變波再改為Sine波來看可以看VB對頻寬的影響。(圖六)是量測一個3kHz的AM信號，不設定頻譜分析儀的Video Filter時，Sine波的振幅為6div(盡量放大RB的頻寬以免影響到我們觀測VB變化對信號的影響，所以設定RB=100kHz。圖六振幅較大的外面的圖形)。然後我們再設定Video Filter為3kHz，將信號解析出來，得到的圖形與前面的重疊成為圖六中間較密的圖形，較密的部分可以看出它的大小=4.2div。

《圖六　》

結論是3kHz的sine信號經過3kHz Video filter，已經將信號大小衰減為0.707倍，也就是說信號被衰減3dB。可見得DB不夠大以使解調的信號失真了。

FM調變信號量測

頻譜分析儀對FM信號是利用鑑頻器(Discriminator)的Slope(斜坡)來解調的。也就是說解調信號會在RBW filter的旁邊的地方，(圖七)就是一個典型的FM調變信號解調的圖形。由圖七可以看出FM信號利用Slpoe解調出的信號會顯示在Zerospan螢幕的下方，而前面章節的信號AM解調出的信號會在Zerospan螢幕的上方。

《圖七　》

如果要量測FM deviation的話可以將邊邊的調變信號在頻率軸的最大偏移量量出即可，(圖八)中利用2個游標量測的結果=3.10kHz(游標躲在信號中在圖中)。

《圖八　》

TV的video信號量測

TV Video信號的頻寬為4.5MHz的AM信號，加上FM調變的Audio信號頻寬共為6MHz。Video信號上面可能載有較高頻的信號，因為每一台頻譜分析儀所具備有的RBW Filter不盡相同且詳盡，雖然高頻信號可能被RBW濾掉，但也可以看到一個整體的Video信號。(圖九)是利用數位示波器量測一個10MHz載波載有5 step linear的黑白TV信號。但圖九的VB=的300kHz還是讓Video信號有些失真，如果能把VB放大一點可以更忠實把信號解調出來。

《圖九　》

而(圖十)是白階的TV Video信號以TV Modulator儀器調變深度87.5%後，接入頻譜分析儀後未解調的頻譜。而解調後的信號為(圖十一)，圖十一的Syn Tip(水平同步信號)剛好與平常所看到的白階的TV Video上下相反。

《圖十　》

《圖十一　》

結 論

利用頻譜分析儀的Zero span量測調變信號時，調變信號的頻寬一定不能大於頻譜分析儀的DB(Demodulation Bandwidth)。頻譜分析儀的DB會是(1/2RB)2與VB2和的平方根，也就是說DB=(1／2RB2+VB2)1／2。因為使用頻譜分析儀的RB與VB對量測信號會有很大的影響，所以使用時必須要很小心。