测量电能必不可少的仪器——功率分析仪中的带宽有什么作用？

通过转换电能可以获得其他的能量进行使用，例如：电热器或者电炉的热量、发动机的动能、荧光灯的光能等等各类的能量。那么在物理层次上对此类能量如何进行评定的？因此就要说到今天的主角——功率分析仪。测量用电设备电功率的测量仪叫做功率分析仪。

其功能就是能够将无法感知的电功率信号转换成为可肉眼观测的数值(电功率值)形式，得知该电功率值的增减，因此便可掌握电器的性能以及节能情况。

面对消耗电能的产品进行开发和测评的时候，功率分析仪则是必不可少的测量仪器。

一个信号能够分解为一系列不同频率正余弦函数的加权和。对此这些加权非零部分对应的三角函数的频率宽度则是带宽(Bandwidth)。

功率分析仪的带宽代表的是功率分析仪的电压或电流通道能够传输的信号的上限频率与下限频率之差。但是大部分功率分析仪的带宽下限频率十分低或能直接测量直流参数。所以，一般功率分析仪带宽与其上限频率是等同的。

功率分析仪的谐波分析，波形分析，电压波动以及闪变测量等大多数的分析功能，都需要利用数字采样技术，把连续变化的模拟量转换为时域离散，幅值量化的离散时间数字信号。

【混叠示例】

上图是用横河WT5000进行测量得出的，采用了18bit ADC，其具备高达10MS/s的采样频率。

以防混叠，其解决方法如下：

可以直接提升采样频率，但是会受器件物理性质限制，然后没有办法无限提升，

基于第一种办法存在的问题进行调整，于是就出现了第二种方案：

对输入信号进行带宽限制，则是把所有输入信号分量限制在采样频率的一半以下。模拟低通滤波器同样可称为抗混叠滤波器，可用于完成带宽限制。在对带宽进行限制时，抗混叠滤波器通过快速滚降提供足够的阻带衰减，以此来降低大幅高于奈奎斯特频率的信号幅度。

【采样电路简易示例】

单只使用一种方法将会硬生生地衰减高于截止频率的信号。因此需要依据应用场景的不同，按抗混叠滤波器常见的三种滤波器频率响应特性来选用适合的滤波器。

巴特沃斯滤波器具备最平坦的幅度响应。这代表着，该滤波器在通带频率范围内提供最平坦的增益响应，且在过渡区具备适度的滚降。

贝塞尔滤波器提供统一的时间延迟，以便完成恒定的群延迟。这代表着，此滤波器具备随频率变化的线性相位响应和优异的脉冲输入瞬态响应。同样优异的相位响应是以通带的平坦度和通带以外的初始滚降衰减较慢为代价的。

切比雪夫滤波器设计成在过渡区呈现出更陡峭的滚降，可是却在通带中具备着更多的纹波。

WT5000功率分析仪提供的滤波器的截止频率为0.1kHz~100.0kHz(0.1kHz步进值)，但滤波器类型支持设置为巴特沃斯或贝塞尔。同时还支持固定为1MHz贝塞尔滤波器的AAF。