RBW与VBW究竟有什么不同?
电路仿真从零开始 2026-01-15

在频谱分析领域,分辨率带宽(Resolution Bandwidth,RBW)与视频带宽(Video Bandwidth,VBW)是极为关键的两个参数,它们对测量结果有着重要影响,且功能大相径庭。接下来,让我们深入探究 RBW 与 VBW 的不同之处。

分辨率带宽 RBW,是频谱仪中频(IF)滤波器的带宽,其物理本质在模拟仪器中体现为中频滤波器的 3dB 带宽,数字仪器里则为等效数字滤波。RBW 决定了区分两个相邻频率信号的最小间隔,直接关乎频谱的频率分辨能力。打个比方,若有两个频率相近的信号,当它们的频率间隔小于 RBW 时,频谱仪便难以将二者清晰分辨,信号会呈现重叠状态。在测量窄带信号,诸如单频连续波(CW)信号或者高度调制的信号时,需要较小的 RBW,例如 1kHz,如此才能精准分辨信号细节;而在进行谐波或杂散测试时,小 RBW 有助于准确捕捉低幅值信号。在电磁干扰(EMI)测试中,相关标准如 CISPR 会明确固定 RBW 的值,常见的有 9kHz/120kHz 。

RBW 对扫描时间也有着显著影响,扫描时间与扫描频率跨度除以 RBW 的平方成正比,用公式表示为:扫描时间 ∝ (扫描频率跨度) / (RBW²) 。这意味着,若将 RBW 减半,扫描时间会增至原来的 4 倍,原因在于滤波器响应时间变长。此外,RBW 越小,底噪越低,但扫描时间越长。因为较宽的 RBW 虽能更全面地反映输入信号频谱的波形与振幅,可会增加噪声底层值(Noise Floor),降低测量灵敏度,不利于侦测低强度信号;而较低的 RBW 虽有助于区分不同频率的信号,却可能滤除较高频率的信号成份,致使信号显示产生失真,失真程度与设定的 RBW 紧密相关 。

视频带宽 VBW,是检波器输出信号的视频滤波器的带宽,其物理本质是一个低通滤波器,作用于检波后的信号(包络)以进行平滑处理。VBW 主要用于平滑显示噪声和波动,并不改变频率分辨率。简单来讲,当我们调节 VBW 时,改变的是显示噪声的波动程度,VBW 越小,测试曲线越平滑,然而这也可能掩盖信号中的快速变化。在高噪声环境中,将 VBW 减小,比如设为 10Hz,能够有效平滑噪声,使信号峰值更为突出;若要观测瞬态信号,则增大 VBW,例如设为 1MHz,可保留快速波动的细节。在诸如 AM/FM 解调分析这类应用中,VBW 需与调制带宽相匹配。通常情况下,VBW 减小√10 倍 ,显示噪声波动大约会减少 1dB 。

RBW 与 VBW 的核心区别主要体现在以下几个方面:

在影响维度上,RBW 影响频率分辨率与底噪水平,而 VBW 影响的是显示噪声的平滑度和响应速度 。

滤波器类型方面,RBW 关联的是带通滤波器,位于 IF 链路上;VBW 则是低通滤波器,处于检波器之后 。

调整效果也不同,改变 RBW 会改变频谱形状,比如信号宽度;而 VBW 仅改变曲线波动,不改变频谱形状 。

扫描时间受二者的影响差异明显,RBW 对扫描时间影响显著,RBW 越小,扫描时间越长;VBW 则几乎不影响扫描时间 。

在实际应用中,联合使用 RBW 与 VBW 需要依据具体场景进行合理设置。当测量微弱信号时,可设小 RBW,如 100Hz,以此提高分辨率并降低底噪;同时设小 VBW,如 10Hz,来平滑噪声,使读数更为稳定。若要捕获快速跳频信号,应设大 RBW,如 1MHz,以加快扫描速度;设大 VBW,如 1MHz,来保留跳变细节 。

需要注意的是,RBW 存在下限,受频谱仪硬件限制,部分高端仪器的最小 RBW 可达 1Hz 。VBW 与检波器模式也有关系,Sample 检波时,VBW 影响采样点的平滑;RMS 检波时,VBW 对功率测量更为敏感。如今的现代频谱仪具备 Auto RBW/VBW 功能,可自动优化设置,但可能会牺牲一定的灵活性 。

在频谱分析工作中,正确理解和运用 RBW 与 VBW 这两个参数至关重要。通过合理配置它们,能够在分辨率、噪声和速度之间找到平衡,满足不同测试需求,确保测量结果的准确性与可靠性。


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