功率分析仪带宽和采样率详细介绍

　　带宽和采样率是功率分析仪比较重要的两个参数。功率分析仪带宽和采样率的选择与其应用范围、测量对象是相关的。

　　什么是带宽？

带宽是指在允许的衰减范围内模拟输入前端允许通过的较大频率信号的范围，在这个频率范围内，输入信号通过模拟前端幅值具有较小的衰减──从接线端子或测试设备到达ADC的输入端。带宽定义为正弦信号衰减为原振幅的0.707时的频率，也被称作-3dB频率。下图为100MHz带宽的高速数据采集产品的典型输入频率响应曲线。

数据采集产品的带宽较好比被测量的信号中的较高频率值高3~5倍，以保证信号采样时具有较小的幅值误差（所需带宽=(3~5)×被测信号频率）。被测信号频率的理论振幅误差可以从数据采集板卡的带宽与输入信带宽之间的比例(R)计算得知。

例如，在使用200KHz高速数据采集产品测量20KHz正弦信号时（其频率比例R=10），误差大约为0.01%。

　　什么是采样率？

采样率是测量一个或一组输入信号的速率。

采样率与模拟输入端的带宽参数并不直接相关。采样率是指信号经过模拟输入路径之后，ADC将输入信号转换为代表电压幅值的数字编码的速率，将模拟信号数字离散化的速度。这表示ADC是在模拟输入通道对信号进行了衰减/放大、以及／或者滤波处理之后，才对信号进行取样，并转换为数字编码。

功率分析仪的对输入信号的测量是一个稳态的过程：测量时必须分区间对测量数据进行处理，计算出计算结果。因此对于功率分析仪，在理论上，只要是有足够的计算区间，可以获取其带宽之内任意频率的输入信号的有效值等参数。

但是如果能够更好的显示输入信号波形的细节，则采样率越高会越好。在一般实际应用中保证采样频率为信号频率的5～10倍。

当被测信号频率低于采样率一半时，理论上功率分析仪可以有效还原被测信号的全部信息，获取其各种参数，但是当被测信号频率高于采样率一半时，此时由于混叠的存在，导致功率分析仪无法还原被测信号的全部信息，无法测量谐波等参数，但是功率测量本身是一种稳态测量，所以功率分析仪依然可以准确测量被测信号的有效值和功率等稳态参数。

　　带宽、采样率是功率分析仪的基本参数，与功率分析仪的功能和参数直接相关的，但是带宽、采样率并不能够决定性能的好坏，只有是会影响其应用的范围。实际使用并不是带宽越宽越好，而是选择合适的，带宽过大，相对噪声就大，测量精度就会降低。功率测量精度降低，谐波测量精度也会降低，同时由于混叠的存在，所以THD测量会可能偏大。相同带宽情况下，如果仪器的本体噪声相同，则采样率越高，对被测的模拟信号离散化的信息就越多，越接近被测的模拟信号，从而保证测量精度也越高。

功率分析仪的采样率在不同测量模式下会有区别：一是在基本测量模式下采用固定的采样频率，二是在谐波测量模式下，采用锁相倍频方式，采样率与输入信号频率相关。