采样率比带宽还低，为何能准确测量?

摘要：市面上的高带宽功率分析仪往往采样率并不高，只有带宽的二分之一或更低。这真的合理吗?能可靠采样输入信号吗?这样的采样方法能支持高精度的电参数测量吗?对比高采样率采样，这样的采样方法有什么好处?本文将解析这一现象背后的原理。

使用较低且适当的采样率对高频信号进行采样对功率分析仪有以下意义：

1.利用等效采样原理对高频信号进行精细采样，使采样后的离散信号有更好的相位分辨率;

2.不必采用高采样率的ADC(ADC高采样率意味着转换位数的降低)。

与示波器等使用高于带宽的采样率的仪器不同(示波器需要高采样率保证还原波形的线条)，功率分析仪使用低于带宽的采样率也能够保证测量结果的精度与稳定度。

对于高频信号，从采样的角度看，测量结果的准确度与稳定度关键在于：1.采集信号的相位均匀度及相位覆盖密度;2.各相位的样本数的均衡度;3.采样点数量足够。测量高频信号时，1、2两点更为重要，必须保证这两点，第3点在采样率低于带宽时也能够满足。

图 1

可以看到，等效采样方法在输入信号一个周期内仅采样一个点且每个周期采样的相位有递增关系(图1中△t)，调整这个递增相位可以达到调整相位分辨率的目的。

另外，为保证高精度采样，功率分析仪通常会采用更高转换位数的ADC而不是更高采样率的ADC，采样精度是高精度测量非常重要的基础。因为高速的ADC往往在其他特性上并不理想，如转换位数、信噪比等。采用等效采样的方法，功率分析仪就可以不必为了测量高频信号而牺牲精度采用高速ADC。

功率分析仪对于高频信号采用等效采样法保证上述要点，因此，即使采样率低于带宽，也能对高频信号准确测量。