顯示檢波器是與結果的顯示相關的，它決定了頻譜儀如何顯示測試結果。初學者很容易混淆包絡檢波器和顯示檢波器，二者其實是完全不同的，在圖1所示的傳統頻譜儀架構中，采用了硬件包絡檢波器，直接提取出IF信號的包絡。顯示檢波器如何工作呢？

顯示檢波器應用于采用數字IF 處理的現代頻譜儀中，并不是包絡檢波器，本質上就是一種數字算法。簡單地講，現代頻譜儀中末級IF信號經過ADC轉換為數字信號，由于ADC采樣率較高，頻譜儀在一次完整的掃描周期內會有很多樣點數需要處理和顯示，那么如何顯示這些樣點將由顯示檢波器決定！

圖1. 傳統頻譜儀架構示意圖

舉例：頻譜儀設置4000個掃頻點，總掃描時長為400ms，假設頻譜儀中ADC的采樣率為200MS/s，則每個頻點對應多少個樣點數據呢？

此處不考(kao)慮IF filter (RBW filter)的(de)瞬態響應時(shi)間(jian)，假設總時(shi)長400ms全部應用于數據采集(ji)，則每(mei)個(ge)掃頻點包含的(de)采集(ji)時(shi)間(jian)為：400ms/4000=0.1ms。

那么在0.1ms內ADC采集的樣(yang)點(dian)數(shu)為：0.1ms x 200MS/s = 20000 個(ge)(ge)樣(yang)點(dian)。這意味著每一個(ge)(ge)掃頻點(dian)將包含20000個(ge)(ge)樣(yang)點(dian)，那么該如何顯示出來呢？

總不(bu)能將這么多個(ge)樣點都顯示在這個(ge)掃頻(pin)點上吧？！

因此，為了解(jie)決如何顯(xian)示(shi)的問題，就引入了顯(xian)示(shi)檢波(bo)器(qi)。

所謂顯(xian)示檢波器，就是一種數(shu)學方法，決定了如(ru)何顯(xian)示每個掃頻點(dian)的結果。比如(ru)，從20000個樣(yang)點(dian)中選取(qu)幅值(zhi)最(zui)大或(huo)者(zhe)最(zui)小的樣(yang)點(dian)顯(xian)示出來。

值得一提的是，頻譜儀實際中如何顯示這些樣點，所要考慮的因素比上述例子復雜得多，還要考慮顯示屏幕的像素、LO調諧步進及Span的大小等因素。盡管如此，對于顯示檢波器作用的理解，使用上述例子已經足夠了。

頻譜儀主要有哪些顯示檢波器呢？

首先了解一下顯示檢波器的位置，圖2給出了現代頻譜儀數字IF處理的基本架構，經ADC離散后的數字IF會最終轉換為IQ數據，顯示檢波器將依據IQ幅度決定如何顯示頻譜測試結果。

業界頻譜儀所支持的顯示檢波器類型比較多，常用的檢波器包括：最大值、最小值、自動峰值(AP, Auto Peak)、平均值(AVG, Average)及均方根值(RMS)檢波器。為了便于說明，依然沿用上面的例子，假設每個掃頻點包含20000個樣點數據。

表1中給出了這五種顯示檢波器的含義，最大值和最小值檢波器比較容易理解，就是選取樣點中幅度最大值和最小值顯示出來。自動峰值檢波器是將最大值和最小值都顯示出來，表現形式是最大值和最小值之間直連，也就是一個掃頻點顯示的是一條豎直的線。自動峰值檢波器通常是頻譜儀默認的設置，這也是為什么一打開頻譜儀就看到“很厚”的底噪的原因！

表1. 常用的顯示檢(jian)波器(qi)類(lei)型

 下(xia)面分別給(gei)出(chu)了平(ping)均(jun)值(zhi)(zhi)檢(jian)波器和均(jun)方(fang)根值(zhi)(zhi)檢(jian)波器對(dui)應的數學公式：

A_i表示第i個樣點的幅值：

A_RMS是信(xin)號(hao)幅度的有(you)效值，由其可以計算出信(xin)號(hao)的真實的平均功率：

式中，R為系統參考阻抗，P_i為第i個樣點對應的功率值。選擇RMS檢波器時，計算得到的功率P為N個樣點功率值的平均值。

下面考慮(lv)一個(ge)簡單的(de)場景：理(li)想CW信(xin)號的(de)頻譜(pu)測(ce)試，沒有任(ren)何噪聲，那么使(shi)用上述任(ren)一種檢波器得(de)到(dao)的(de)結果(guo)都是相同的(de)。因為對于理(li)想CW信(xin)號，由IQ數據計算得(de)到(dao)幅值就(jiu)是個(ge)常數。

但(dan)實(shi)際上(shang)，隨機噪(zao)(zao)聲(sheng)無處不(bu)在，得(de)到(dao)的(de)(de)(de)IQ數(shu)據上(shang)也(ye)疊加了(le)噪(zao)(zao)聲(sheng)，如果參與平均的(de)(de)(de)樣(yang)點數(shu)足夠多，則(ze)隨機噪(zao)(zao)聲(sheng)的(de)(de)(de)平均值(zhi)趨于零(ling)，使用(yong)AVG檢波器(qi)得(de)到(dao)的(de)(de)(de)結果可(ke)以(yi)忽略隨機噪(zao)(zao)聲(sheng)，可(ke)以(yi)準確測試CW信號(hao)的(de)(de)(de)功率。而使用(yong)RMS檢波器(qi)得(de)到(dao)的(de)(de)(de)結果則(ze)是(shi)信號(hao)和噪(zao)(zao)聲(sheng)的(de)(de)(de)總功率。

如果(guo)(guo)CW信號的(de)SNR比較(jiao)高，那(nei)么采用AVG和RMS檢(jian)波器的(de)測試(shi)結(jie)果(guo)(guo)相當；如果(guo)(guo)信號比較(jiao)微(wei)弱，可以考慮采用AVG檢(jian)波器以更好地(di)抑制噪聲。

如果要測試寬帶信號的功率，比如測試數字調制信號的功率或者噪聲功率譜密度等，務必要將顯示檢波器選擇為RMS檢波器！因為只有RMS檢波器測得的結果才是寬帶信號真實的平均功率！

顯示檢波(bo)器與(yu)頻譜儀的跡線模式(shi)有什么(me)區(qu)別？

初學者(zhe)還比較(jiao)容易(yi)混(hun)淆顯示檢波(bo)器(qi)和(he)跡線模式，下面(mian)簡單介紹一(yi)下。

頻譜(pu)儀常(chang)用(yong)(yong)的(de)跡(ji)線模式(shi)包括(kuo)Clear/Write、Max. Hold、Min. Hold、Average等(deng)，它們與上(shang)面介紹的(de)最(zui)大值、最(zui)小值及(ji)平均值檢波(bo)器(qi)(qi)(qi)是(shi)完全(quan)不(bu)同的(de)。跡(ji)線模式(shi)是(shi)對多(duo)次掃頻結果進(jin)行(xing)(xing)處理(li)(li)的(de)，而(er)顯示(shi)檢波(bo)器(qi)(qi)(qi)是(shi)對同一個頻點(dian)所(suo)包含的(de)樣點(dian)數(shu)進(jin)行(xing)(xing)處理(li)(li)，從數(shu)據處理(li)(li)流程看(kan)，使用(yong)(yong)顯示(shi)檢波(bo)器(qi)(qi)(qi)在前(qian)，而(er)跡(ji)線模式(shi)生效在后。

比如Max. Hold，就是將多次掃頻曲線的最大值顯示出來并固化在屏幕上，對于同一個頻點，當出現更大的幅值時，才會進行刷新。當測試跳頻信號的頻譜時，結果發現譜線的位置一直在跳動，此時便可以打開Max. Hold跡線模式，只要觀測的時間夠長，那么就可以觀察到所有跳頻點的頻譜。

類似(si)地，Average跡線模式(shi)是將多(duo)次掃頻測(ce)(ce)試(shi)結果進(jin)行線性(xing)或者對數平(ping)均后顯示出來(lai)。測(ce)(ce)試(shi)微(wei)弱的(de)(de)CW信號時，可以使用Average跡線模式(shi)，從而讀取穩定的(de)(de)測(ce)(ce)試(shi)結果。

如何選擇顯(xian)示(shi)檢波(bo)器？

針(zhen)對這(zhe)個(ge)問題，下面給出了五種測試(shi)場(chang)景。

I. CW信號測試

比如(ru)單音(yin)/多音(yin)信號(hao)測(ce)試、雜(za)散、諧(xie)波(bo)(bo)及交調(diao)失真測(ce)試等，只(zhi)要具有較強的(de)(de)SNR，采(cai)用默認的(de)(de)自動峰值檢波(bo)(bo)器即可。對(dui)于雜(za)散和(he)諧(xie)波(bo)(bo)測(ce)試，由于信號(hao)較弱，為了得到更好的(de)(de)結果，可以考慮采(cai)用AVG或者RMS檢波(bo)(bo)器，以平均(jun)噪(zao)聲，提(ti)高(gao)測(ce)試精度。

II. 寬(kuan)帶信號測試

典型的寬帶信號，比如數字調制信號，或者寬帶噪聲信號，如果要測試這類信號的總功率或者功率譜密度，只有選擇RMS檢波器，測得的結果才能反映真實的功率特性。為了得到平滑的頻譜曲線，建議將掃描時間設置長一些，這樣會有更多的樣點數參與平均，平均值會越來越穩定。

得(de)到平滑的頻譜曲線后，還(huan)可(ke)以進一步完成(cheng)ACLR / ACPR和占用(yong)帶寬OBW的測試，RMS檢波(bo)器可(ke)以保(bao)證得(de)到穩定、精(jing)確的測試結果！

值得(de)一提的是，采用RMS檢波器后，VBW必須要大(da)于(yu)RBW，否則測試結果會偏低(di)！默認情況下(xia)，VBW和RBW是聯動設置(zhi)的，可以(yi)滿足(zu)這(zhe)一點。

III. 射頻脈沖信號(hao)測試

如果只是要(yao)得到(dao)射頻(pin)脈(mo)沖信(xin)號(hao)的包絡譜(pu)顯示(shi)或者線狀譜(pu)顯示(shi)，則使(shi)(shi)用(yong)默(mo)認的自動峰值檢波(bo)器即可。如果要(yao)使(shi)(shi)用(yong)帶寬(kuan)積(ji)分法(fa)測試信(xin)號(hao)的平均功率，則依然要(yao)求選擇RMS檢波(bo)器。

IV. 總諧波失真測試

對(dui)于基波(bo)信(xin)號功(gong)率(lv)(lv)測(ce)試，選擇自動(dong)峰(feng)值(zhi)檢波(bo)器即可(ke)。對(dui)于諧(xie)波(bo)信(xin)號功(gong)率(lv)(lv)的測(ce)試，有兩(liang)種方法可(ke)以選擇：(1) 單獨測(ce)試每個諧(xie)波(bo)的功(gong)率(lv)(lv)，換算成線性(xing)功(gong)率(lv)(lv)后再相(xiang)加(jia)求(qiu)和，最后取對(dui)數，即為總諧(xie)波(bo)功(gong)率(lv)(lv)；(2) 直接使(shi)用(yong)帶(dai)寬(kuan)積(ji)分法測(ce)試總諧(xie)波(bo)功(gong)率(lv)(lv)，需要設置為RMS檢波(bo)器。

V. 相位噪聲測試

基于(yu)(yu)頻(pin)譜(pu)儀的相位噪聲測試，無論是手動(dong)測試，還是使用軟件自(zi)動(dong)測試，都(dou)屬于(yu)(yu)直接法(fa)測試。首先確定(ding)載波功率(lv)，然后再確定(ding)一定(ding)偏移(yi)頻(pin)率(lv)處的功率(lv)譜(pu)密度，二者(zhe)的比值(zhi)即(ji)為(wei)相位噪聲。

如果手動測(ce)試相位噪(zao)(zao)聲(sheng)，需要(yao)考慮的因素比較(jiao)多，后面(mian)會專門展開細述。對于顯示檢(jian)波(bo)器的選擇，由于相位噪(zao)(zao)聲(sheng)也屬于寬帶噪(zao)(zao)聲(sheng)，因此也要(yao)求使用RMS檢(jian)波(bo)器。