频谱分析仪技术基础
频谱分析仪技术基础议题阐述频谱分析仪测量的主要应用介绍频谱分析仪内部结构及工作原理说明频率分辨率、灵敏度和动态范围等重要指标在分析仪测量中的重要作用针对PHS测试简述注意事项要达到的学习目标熟练应用频谱分析仪了解频谱分析仪结构原理了解频谱分析仪性能指标掌握PHS测试频谱分析仪参数设置频谱分析仪应用从事通信工程的技术人员在很多时候需要对信号进行分析针对不同观察域分别用示波器、频谱分析仪和矢量分析仪观察信号示波器只能观察信号的幅度、周期和频率但频谱分析仪还可以分析信号的频率分布信息、频率、功率、谐波、杂波、噪声、干扰和失真而矢量分析仪可以在频谱分析仪基础上分析数字调制信号调制质量频域和时域早期的信号观察主要依赖示波器在时域内观察信号傅立叶变换告诉我们：任何时域内电信号都是由一个或多个不同频率、不同幅度和不同相位的正弦波组成的但应用示波器无法观察到频域内信息只能在时域内观察应用频域测量就能以频谱的形式显示出每个正弦波的幅度随频率变化的情况下图是信号在时域和频域内观察的结果由此可以清楚看出信号在频域观察的必要性：时域得到的是信号的波形信息不能测量混合信号如果存在干扰或失真信号在时域上无法区分有用信号和无用信号在频域上可以准确地测量有用信号和无用信号的各种参数时间频谱分析仪结构及原理频谱分析仪的类型频谱分析仪主要有傅立叶频谱分析仪和超外差式频谱分析仪FFT频谱分析仪：被分析的信号通过模数转换器采样变成离散信号采样值被保存在一
个存储器中经过离散FFT变换计算计算出信号的频谱FFT频谱分析仪不足之处：FFT分析仪不适合脉冲信号的分析而且由于AD转换器速度的限制FFT分析仪仅适合测量低频信号超外差频谱分析仪这种频谱分析仪对输入信号的分析并不是从时间特性计算得来的而是由频域分析直接决定的。
对于这样的分析必须把输入频谱分成各个独立的部分。
可调带通滤波器就是为此目的而使用的超外差频谱分析仪内部结构如下图滤波器频率基准对数放大器RF输入衰减器混频器IF滤波器检波器视频滤波器本地振荡器扫频发生器IF增益输入显示原理分析信号分析过程如下：被测信号经过滤波和衰减后和LO信号进入混频器混频转换成中频信号因为LO频率可变所以输入信号都可以被转换成固定中频经放大后进入中频滤波器（中心频率固定）然后进入一个对数放大器对中频信号进行压缩然后进行包络检波所得信号即视频信号为了平滑显示在包络检波之前通过可调低通滤波器即视频滤波视频信号在阴极射线管内垂直偏转即显示出在信号的幅度同时由于显示的频率值是扫频发生器电压值的函数所以对应被测信号的频率值于是被测信号的信息显示在LCD上下面将对频谱分析仪每个独立部件的工作原理和相互之间的作用做详细说明低通滤波器低通滤波器的主要作用是抑制镜像频率。
下图是低中频频谱分析仪输入频率与镜像频率范围的关系如果输入频率范围大于IF则两频率范围会重叠,所以要求输入滤波器在不影响主信号的情况下抑制镜像抑制LOIMRFIFLO如果使用可调谐带通
滤波器以抑制镜像频率则由于较宽的调谐范围使滤波器极为复杂所以采用高的第一中频使问题简化这种配置下镜像频率位于输入频率范围之上由于两个频率范围不会重叠故可利用低通滤波器抑制镜像频率三者范围关系如下图LORFIMIF衰减器衰减器主要有三个作用保护频谱仪不受损坏：测量高电平信号时为了不烧坏频谱分析仪必须对信号进行衰减提高测试的准确性：混频器是非线性器件当混频器输入信号电平较高时输出会产生许多产物而且电平太高会干扰测试结果使无互调范围减小当输入信号电平在混频器dB压缩点以上时测试结果会不准确提高频谱仪动态范围：通过设置步进衰减器调节进入混频器的电平可以得到较大的动态范围混频器混频器的作用就是将输入高频信号转换成中频信号由于混频器是非线性器件输出会有很多频率成分：但我们需要的是混频方式有两种：基波混频和谐波混频基波混频是输入信号的基波混频而谐波混频是通过本振信号的谐波来混频谐波混频会造成相对高的转换损耗混频器对输入RF小信号而言是线性网络当输入信号幅度逐渐增大时就存在着非线性失真问题所以输入信号的幅值应低于频谱分析仪的dB压缩点中频放大器输入信号经过了前置衰减器电平降低为了恢复信号幅值补偿输入衰减器的变化在混频后对中频信号进行放大在放大有用信号的同时噪声和干扰信号也被同时放大中频滤波器中频信号经放大后然后经过中频滤波器中频滤波器是一个带通滤波器它选出需要的混频分量抑制掉其他不需要的信号。
中频滤波器的带宽决定了频谱分析仪的RBW范围根据频谱分析
仪类型不同中频滤波器有模拟滤波器、数字滤波器和FFT滤波器模拟滤波器模拟滤波器用来实现大的分辨率带宽。
一般频谱仪为级滤波电路也有级滤波电路产品这样可分别得到和的波形因子然而理想的高斯滤波器的波形因子为波形因子即带宽选择性简称选择性。
在实际测量中经常会遇到这种情形两个频率接近的信号幅度不等大信号形成的响应曲线掩盖了小信号使小信号丢失所以很多公司产品提供了滤波器dB带宽表示等幅正弦信号频率相差多少时仍能将它们区分开这样的合成响应曲线仍有两个峰值中间下沉大约dB,如下图所示有些频谱分析仪的带宽选择性定义为dB与dB带宽之比如下图也有的频谱分析仪的选择性用dB和dB带宽之比表示两等幅信号的测试数字中频滤波器通过数字滤波器可以获得很窄的带宽。
和模拟滤波器相比理想的高斯滤波器可以实现。
数字滤波器在可接受的价格内有更好的选择性。
如级电路模拟滤波器的波形因子为高斯滤波器为。
另外数字滤波器有更好的温度稳定性无需调整所以在带宽上更加精确由于数字滤波器的瞬态相应已经确定使用合适的修正系数可使数字滤波器获得比模拟滤波器在相同带宽的情况下更短的扫描时间典型选择性模拟:数字:模拟滤波器数字滤波器FFT滤波器如果单纯为了测试精度而设置非常窄的分辨率带宽则会造成无法容忍的长时间扫描因此在非常高的分辨率的情况下建议采用FFT滤波器从时域特性计算频谱见下图。
当采用FFT滤波器时频率非常高的信号不能通过AD直接采样须经过与本振混频变为中频并在时域对带通信号取样X(t)ADRAMFFT 对数放大器检波器之前有一个对数放大器对数放大器按照对数函数来压缩信号电平（对于输入电压幅度v,输出电压幅度为logv）这大大减小了由检波器所检测的信号电平变化而同时向用户提供校准成用分贝读数的对数垂直刻度在频谱分析仪中由于信号电平大幅度变化故需要采用对数刻度对数放大器的设计基于多级解调原理将许多个具有固定增益（每一级的增益通常为dB）的单元放大器级联起来。
随后将每一级放大器的输出逐个相加以提供线性输出电压有些器件提供一个表示输入信号的相对相位的限幅输出对数放大器检波器频谱分析仪一般都是用包络检波器把IF信号变换成视频。
包络检波器最简单的形式是一个二极管后面接一个并联的RC电路如下图峰值检波器由二极管和RC电路组成其输出要跟随IF信号的包络而变化它必然也具有一定的响应时间这就是检波器的时间常数。
时间常数太大检波器就不能及时跟上包络变化的速度扫描速度的快慢也会对检波器输出产生影响扫描太快检波器电路来不及响应其输出幅度也就反映不出包络的变化检波方式不同的检波方式在显示屏上会有不同的数据处理频谱分析仪主要有以下检波方式：最大峰值检波最小峰值检波自动峰值检波取样检波RMS检波器平均值检波准峰值检波最大峰值检波取样检波最小峰值检波视频滤波器视频滤波器在包络检波器之后视频滤波器决定了视频带宽视频滤波器是第一
级低通设置用于从视频信号中滤除噪声平滑轨迹从而使显示结果稳定。
和分辨率带宽类似视频带宽也会限制最大允许扫描速度要达到最小的扫描时间需要增大视频带宽SN比较低时可以通过减小VBW来稳定显示弱信号会在频谱中突现出来并且稳定可再现。
在测量正弦波信号时减小VBW对电平无影响未经视频滤波经过视频滤波锯齿波发生器、本振和显示锯齿波发生器既控制显示器上曲线的位置又控制LO的频率所以就可以通过校准用显示器的水平轴来表示输入信号频率任何振荡器都不是绝对稳定的而是在一定程度上被随机噪声调频或调相的。
LO的不稳定性会直接影响由LO和输入信号混频后的中频因此LO的相位噪声调制边带也会在显示器上任何谱分量的两边出现LO 越稳定相位噪声越低YIG振荡器经常被用作本振也由一些频谱仪采用压控振荡器作为本振其调节范围较小但较YIG调整起来更快为了增加频谱仪的频率精度本振信号可以是合成信号也就是说本振经锁相环锁定在参考信号上。
参考信号通常由一个温控晶振产生为了增加频率精度与长期的稳定性大多数频谱仪广泛采用恒温控制晶振频谱分析仪性能指标频谱分析仪有以下主要性能指标：滤波器特性相位噪声接收机的固有噪声系统非线性dB压缩点动态范围测量精度下面就这些指标分别讨论分辩滤波器特性中频滤波器需要矩形滤波器但对频谱分析仪而言矩形滤波器的瞬态响应是不合适的。
由于这样的滤波器与较长的瞬态响应时间输入信号的频谱应通过十分缓慢的本振调谐变到中频仪避免幅度误差。
使用优化瞬态响应的高斯滤波器可以获得较短的测试时间滤波器的特性常以波形系数来定义：SF＝BW（dB）BW(dB)相位噪声相位噪声是振荡器短时间稳定度的度量参数,尽管我们看不到频谱分析仪LO系统的实际频率抖动但LO频率或相位不稳定的表现是可以观察到的这就是相位噪声相位噪声通常是以一个单载波的幅度为参考并偏移一定的频率下的单边带相位噪声。
这个数值是指在Hz带宽下的相对噪声电平故其单位为dBc(Hz)或dBcHz,c表示载波由于相位噪声电平比载波电平低所以定义为负值相位噪声主要影响频谱分析仪的分辨率和动态范围噪声边带分析仪的固有噪声固有噪声可以理解为频谱分析仪的热噪声。
固有噪声会导致输入信号信噪比的恶化。
所以固有噪声是频谱分析仪灵敏度的度量指标决定了频谱分析仪的最小可检测电平指标中的显示噪声平均电平必须对应相应的分辨率带宽和衰减器设置因为这两个指标对显示的噪声电平都有影响。
典型情况下是设置衰减器为dB和最小分辨率带宽RF衰减器设置和RBW对设置对显示噪声本底影响见下图减小带宽=降低噪声dBkHzRBWkHzRBWdBkHzRBWIF滤波器带宽对噪声电平的影响RF 输入衰减对噪声电平的影响dB衰减dB衰减接收机的非线性特性由于频谱分析仪中含有半导体器件所以存在非线性。
然而频谱分析仪要求无失真显示被测输入信号所以线性特性是频
谱分析仪必须的性能参量对于单正弦波信号输入的情况由于存在非线性会产生各次谐波对于输入信号是两个幅度相等的正弦波信号的情况除了产生谐波之外同时也有互调产物互调产物的阶数是所含频率各次项之和频谱仪的线性主要由混频器和中频放大器决定而输入射频衰减器实际上对线性是没有影响的。
如果由射频衰减器改变混频器的输入电平频谱仪产生的互调产物电平将依其阶数变化而DUT产生的互调产物电平保持不变。
所以调节衰减器可以判断频谱仪显示的互调产物的来源：如果增加RF衰减而谐波和互调产物的相对电平保持不变说明失真来自DUT 测量结果正确如果谐波和互调产物的相对电平有变化则说明有部分失真来自频谱分析仪内部测量结果不正确频谱仪常用截止点（TOI）和dB压缩点来表征分析仪的非线性特性动态范围动态范围是频谱分析仪同时处理不同电平信号的能力。
动态范围的限值依赖于实际所要进行的测量动态范围下限是由自然噪声或相位噪声决定的动态范围的上限是由dB压缩点或由频谱仪过载而造成的失真决定的最大动态范围通常是在最小分辨率带宽情况下显示的噪声做为下限dB压缩点作为上限。
如果达到第一级混频器的输入电平高出dB压缩点那么将产生混频器的非线性失真使用较小的RBW时失真产物就会明显地显示出来（他们不会被噪声淹没）此时的频谱测量就不能明确反映被测设备的真实频谱测量精度频谱仪测量精度分为频率测试精度和幅度测量精度频率精度：频谱仪的本振通过锁相环同步到一个稳定的参考振荡器
上频谱分析仪的频率精度也就是参考源的精度并且受参考源的温度和长期稳定度的影响。
参考源通常采用温度补偿晶体振荡器和箱控晶体振荡器产生的参考频率收到环境温度和操作期间老化的影响幅度测量精度：其误差来源主要有频率响应衰减器误差中频增益误差线性误差带宽切换误差和失配误差PHS的频谱分析仪应用针对PHS测试中对频谱分析仪的应用作以下说明由于频谱分析仪的应用大多用于杂散测试所以主要针对杂散测试时仪器设置作说明RBW通常情况下RBW等于被测频谱带宽但为了提高测量精确性、灵敏度和效率RBW也可以不同于频谱带宽。
当RBW太大时就会淹没杂散信号RBW太小则扫描时间太长PHS 载波OBW为k,则测试频谱和杂散时RBW设置成kHz显示RBWVBWVBW反映的是频谱分析仪接收机中位于包络检波器之后的视频滤波器的带宽。
视频带宽至少与分辩带宽相同改变VBW的设置可以减小噪声峰－峰值的变化量提高较低信噪比信号测量的分辨率和复现率易于发现隐藏在噪声中的小信号在其他设置不改变的情况下减小VBW扫描时间会增加平滑效果更加明显测试时VBW=RBW=kHz未经视频滤波经过视频滤波Attenuation为了保证精度和保护仪器免受损坏测量大信号时要设置衰减,防止混频器过载但由于仪器内部噪声不受衰减器影响而在后面的中频放大时会被放大而输入信号幅值不变所以会降低信噪比。
RF衰减为时灵敏度最高。
每增加dB的衰减量显示的噪声电平将提高dB,所以在保证精度和仪器安全的情况下尽量不要衰减过大Sweeptime频谱分析仪的扫描时间是扫描一次整个频率量程并完成测量所需要的时间也称分析时间我们一般都希望测量速度越快越好因此希望扫描时间越短越好和扫描时间有关联的主要有：span、RBW和VBW而且检波器的时间常数对扫描时间也有影响当VBW小于或等于RBW时ST＝k×spanRBWVBWK为滤波器比例系数扫描范围越大扫描时间越长。
RBW越小精度提高但每次扫描的带宽变窄总的扫描时间会增加VBW也同理。
如果检波器时间常数太大检波器就不能及时地跟上包络变化的速度测试时间也必须增加下图是扫描时间太短的结果示意图：频率升高幅值下降PHS频谱测试时sweeptime设为s也可设置Auto扫频过快Display由于在视频滤波前的对数放大器有压缩特性所以在测量范围内幅值越大精确度越高所以在显示器的％～％范围内测量最合适测试时被测频谱置于频谱分析仪显示屏的％～％范围内％％detectormode频谱分析仪一般都以正峰值作为其主要检波方式而把采样方式作为辅助检波方式。
建议在测试杂散时采用正峰值检波方式即peak方式因为不管分辩带宽和视频带宽之比是多少都不会丢失有用信号和杂散的信息。
如果采用其他方式检波如果仪器其他参数设置不合理就会丢失有用信息参考资料频谱分析仪技术基础RS射频通信电路陈邦媛科学出
版社《PHS空中接口纵横谈》
MV_RR_CNG_0100 精密步进电阻式衰减器检定规程 1. 精密步进电阻式衰减器检定规程说明 编号JJG507-1987 名称（中文）精密步进电阻式衰减器检定规程 （英文）Verification Regulation of Step Attenuators 归口单位中国计量科学研究院 起草单位中国计量科学研究院 上海测试技术研究所 主要起草人吴 瑛 (上海测试技术研究所) 金为轩 (中国计量科学研究院) 批准日期1987午7月6日 实施日期1988年5月6日 替代规程号 适用范围本规程适用于新生产、使用中和修理后的各种精密步进电阻式衰减器的检定。 主要技术要求1 频率范围：DC～3 000 MHz。 2 衰减范围： 0～100 dB。 3 衰减准确度： 0.1 dB步进档：±(0.1～0.2) dB； 1 dB步进档：±(0.06～0.4)dB； 10 dB步进档：±(0.1～1.5) dB。 4 特性阻抗：50 Ω、7 5 Ω同轴插头座为L16(N)、L27等。 5 电压驻波系数：1.10～1.40。 6 起始衰减量：≤1 dB。 是否分级 否 检定周期（年） 1 附录数目 2 出版单位中国计量出版社 检定用标准物质 相关技术文件 备注 2. 精密步进电阻式衰减器检定规程摘要 一概述 精密步进电阻式衰减器可用来检定信号发生器、接收机、频谱分析仪等测量仪器内的衰减器。也可用来测量各种同轴元件的衰减特性和放大器的增益。 精密步进电阻式衰减器，一般由放入屏蔽盒或腔体内的若干节T型或∏型电阻网络按一定要求串接而成，通过开关转换使衰减量步进。如TO32、TS14、TO5、SH-2、DPU、WS3701以及MN570C型等衰减器都属于这类衰减器。
用频谱分析仪测量通信信号 一、GSM信号的测量 现代高度发达的通信技术可以让人们在地球的任意地点控制频谱分析仪，因此就更要懂得不同参数设置和不同信号条件对显示结果的影响。 典型的全球移动通信系统(GSM)的信号测量如图1所示，它清楚地标明了重要的控制参数设置和测量结果。IFR2399型频谱分析仪利用彩色游标来加亮测量区域，此例中，被加亮的测量区域是占用信道和上下两个相邻信道的中心50kHz频带。 显示的水平轴(频率轴)中心频率为900MHz，扫频频宽为1MHz，而每一小格代表l00kHz。顶部水平线表示0dBm，垂直方向每一格代表10dB。信号已经被衰减了10dB，测量显示的功率电平已考虑了此衰减。 图1 GSM信道带宽显示和功率测量 GSM是以两个25MHz带宽来传送的：从移动发射机到基站采用890MHz到915MHz，从基站到移动接收机采用935MHz到960MHz。这个频带被细分为多个200kHz信道，而第50个移动发送信道的中心频率为900MHz，如图1所示。该信号很明显是未调制载波，因为它的频谱很窄。实际运用中，一个GSM脉冲串只占用200kHz稍多一点的信道带宽。 按照GSM标准，在发送单个信道脉冲串时，时隙持续0.58ms，而信道频率以每秒217次的变化速率进行慢跳变，再加上扫频仪1.3s的扫描时间，根据这些条件可以判定这是一个没有时间和频率跳变的静态测试，没有迹象表明900阳z的信号是间断信号。 为了保证良好的清晰度，选用1kHz的分辨带宽(RBW)滤波器。较新的频谱分析仪中的模拟滤波器的形状系数(3dB：60dB)为11，意思是60dB时滤波器带宽(从峰值衰减60dB)是3dB时滤波器带宽(从峰值衰减3dB)的11倍，即11kHz比1kHz。 与此相比，数字滤波器的形状系数还不到5。例如一个3dB带宽为50kHz的带通滤波器，其60dB带宽只有60kHz，这几乎是矩形通带。它保证在计算平均功率时只含有50kHz以外区域很小一点的功率。作为对比，如果分辨带宽RBW50kHz，使用前面提及的模拟滤波器而不是数字滤波器，其60dB带宽将为550kHz。 标记1处的信号电平是4.97dBm。为了使噪声背景出现在屏幕上，显示轨迹线已向上偏移了10dB(在图中不易察觉)，这是由于信号峰值被预先衰减10dB使其不超过顶部水平线，这也是信号峰值读数比参考电平高的原因。 图中，主信道功率(CHP)读数为7.55dBm，与峰值(标记1处)的读数4.978m不一致，其原因就是主信道功率是在50kHz测量带宽内计算的，而标记1的读数是峰值。公式1定义了在整个带宽内计算主信道功率的方法。 其中， CHPwr：信道功率，单位dBm CHBW：信道带宽 Kn：噪声带宽与分辨带宽之比 N：信道内象素的数目 Pi：以1mW为基准的电平分贝数(dBm)
频谱分析仪基础知识性能指标及实用技巧 频谱分析仪是用来显示频域幅度的仪器，在射频领域有“射频万用表”的美称。在射频领域，传统的万用表已经不能有效测量信号的幅度，示波器测量频率很高的信号也比较困难，而这正是频谱分析仪的强项。本讲从频谱分析仪的种类与应用入手，介绍频谱分析仪的基本性能指标、操作要点和使用方法，供初级工程师入门学习；同时深入总结频谱分析仪的实用技巧，对频谱分析仪的常见问题以Q/A的形式进行归纳，帮助高级射频的工程师和爱好者进一步提高。 频谱分析仪的种类与应用 频谱分析仪主要用于显示频域输入信号的频谱特性，依据信号方式的差异分为即时频谱分析仪和扫描调谐频谱分析仪两种。完成频谱分析有扫频式和FFT两种方式：FFT适合于窄分析带宽，快速测量场合；扫频方式适合于宽频带分析场合。 即时频谱分析仪可在同一时间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率信号设置相对应的滤波器与检知器，并经由同步多工扫瞄器将信号输出至萤幕，优点在于能够显示周期性杂散波的瞬时反应，但缺点是价格昂贵，且频宽范围、滤波器的数目与最大多工交换时间都将对其性能表现造成限制。 扫瞄调谐频谱分析仪是最常用的频谱分析仪类型，它的基本结构与超外差式器类似，主要工作原理是输入信号透过衰减器直接加入混波器中，可调变的本地振荡器经由与CRT萤幕同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，再将混波器与输入信号混波降频后的中频信号放大后、滤波与检波传送至CRT萤幕，因此CRT萤幕的纵轴将显示信号振幅与频率的相对关系。 基于快速傅立叶转换（FFT）的频谱分析仪透过傅立叶运算将被测信号分解成分立的频率分量，进而达到与传统频谱分析仪同样的结果。新型的频谱分析仪采用数位，直接由类比/数位转换器（ADC）对输入信号取样，再经傅立叶运算处理后而得到频谱分布图。 频谱分析仪透过频域对信号进行分析，广泛应用于监测电磁环境、无线电频谱监测、电子产品电磁兼容测量、无线电发射机发射特性、信号源输出信号品质、反无线窃听器等领域，是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具，特别针对无线通讯信号的测量更是必要工具。另外，由于频谱仪具有图示化射频信号的能力，频谱图可以帮助我们了解信号的特性和类型，有助于最终了解信号的调制方式和机的类型。在军事领域，频谱仪在电子对抗和频谱监测中
实时频谱分析仪（RTSA），这是基于快速傅利叶（FFT）的仪表，可以实时捕获各种瞬态信号，同时在时域、频域及调制域对信号进行全面分析，满足现代测试的需求。 一、实时频谱分析仪的工作原理 在存在被测信号的有限时间内提取信号的全部频谱信息进行分析并显示其结果的仪器主要用于分析持续时间很短的非重复性平稳随机过程和暂态过程，也能分析40兆赫以下的低频和极低频连续信号，能显示幅度和相位。 傅里叶分析仪是实时式频谱分析仪，其基本工作原理是把被分析的模拟信号经模数变换电路变换成数字信号后，加到数字滤波器进行傅里叶分析；由中央处理器控制的正交型数字本地振荡器产生按正弦律变化和按余弦律变化的数字本振信号，也加到数字滤波器与被测信号作傅里叶分析。正交型数字式本振是扫频振荡器，当其频率与被测信号中的频率相同时就有输出，经积分处理后得出分析结果供示波管显示频谱图形。正交型本振用正弦和余弦信号得到的分析结果是复数，可以换算成幅度和相位。分析结果也可送到打印绘图仪或通过标准接口与计算机相连。 二、实时频谱分析仪中的数字信号处理技术 1. IF 数字转换器 一般会数字化以中间频率(IF)为中心的一个频段。这个频段或跨度是可以进行实时分析的最宽的频率范围。在高IF 上进行数字转换、而不是在DC 或基带上进行数字转换，具有多种信号处理优势(杂散性能、DC抑制、动态范围等)，但如果直接处理，可能要求额外的计算进行滤波和分析。 2. 采样 内奎斯特定理指出，对基带信号，只需以等于感兴趣的最高频率两倍的速率取样 3. 具有数字采集的系统中触发 能够以数字方式表示和处理信号，并配以大的内存容量，可以捕获触发前及触发后发生的事件。数字采集系统采用模数转换器(ADC)，在深内存中填充接收的信号时戳。从概念上说，新样点连续输送到内存中，最老的样点将离开内存。
简易频谱分析仪[ 2005年电子大赛二等奖] 摘要：本设计以凌阳16位单片机SPCE061A为核心控制器件，配合Xilinx Virtex-II FPGA及Xilinx公司提供的硬件DSP高级设计工具System Generator，制作完成本数字式外差频谱分析仪。前端利用高性能A/D对被测信号进行采集，利用FPGA高速、并行的处理特点，在FPGA内部完成数字混频，数字滤波等DSP 算法。 SPCE061A单片机是整个设计的核心控制器件，根据从键盘接受的数据控制整个系统的工作流程，包括控制FPGA工作以及控制双路D/A在模拟示波器屏幕上描绘频谱图。人机接口使用128×64液晶和4×4键盘。本系统运行稳定，功能齐全，人机界面友好。 关键字：SPCE061A 简易频谱分析仪 一、方案论证 频谱分析仪是在频域上观察电信号特征，并在显示仪器上显示当前信号频谱图的仪器。从实现方式上可分为模拟式与数字式两类方案，下面对两种方案进行比较： 方案一：模拟式频谱分析仪 模拟方式的频谱仪以模拟滤波器为基础，通常有并行滤波法、顺序滤波法，可调滤波法、扫描外差法等实现方法，现在广泛应用的模拟频谱分析仪设计方案多为扫描外差法，此方案原理框图如图1.1：
图 1.1 模拟外差式频谱仪原理框图 图中的扫频振荡器是仪器内部的振荡源，当扫频振荡器的频率在一定范围内扫动时，输入信号中的各个频率分量在混频器中产生差频信号 （），依次落入窄带滤波器的通带内（这个通带是固定的），获得中频增益，经检波后加到Y放大器，使亮点在屏幕上的垂直偏移正比于该频率分量的幅值。由于扫描电压在调制振荡器的同时，又驱动X放大器，从而可以在屏幕上显示出被测信号的线状频谱图。这是目前常用模拟外差式频谱仪的基本原理。模拟外差式频谱仪具有高带宽和高频率分辨率等优点，但是模拟器件调试复杂，短期实现有难度，尤其是在对频谱信息的存储和分析上，逊色于新兴的数字化频谱仪方案。 方案二：数字式频谱分析仪 数字式频谱仪通常使用高速A/D采集当前信号，然后送入处理器处理，最后将得到的各频率分量幅度值数据送入显示器显示，其组成框图如图1.2： 图 1.2 数字式频谱仪组成框图
噪声频谱分析仪操作规程 一、测量前准备 1. 装电池：5节5号干电池，如果连续测定8小时以上，使用高能碱性电池。 如使用外接电源，请注意正负极性。 2. 装传感器：将传感器对准前置级头子螺纹口顺时针旋紧。 3. 通电检查：开启电源开关，显示器应显示A声级，F快特性，显示模拟表针刻度，如果在左上角出现“Batt”，表示电池不足，应及时更换电池，此时显示的数据随声压而变化表示正常。 4. 声校准：将声级校准器（94dB、1kHz）配合在传声器上，开启校准器电源，声级计计权设置A或Lin，声压读数应是93.8dB，否则调节声级计右侧面灵敏度调节电位器，校准完成后取下校准器。 二、瞬时声级测量 1. 打开开关,选择快慢档,所显示的数值即为瞬时声压（A声级） 2. 按保持键则读数为最大声压（A声级） 三、测量时间设置 1. 按［定时］进入设定方式，再按［定时］，测量时间依次为10s→1m→5m →10m→15m→20m→1h→8h→24h→Man→10s变化，若设定在1m时停止按键，表示自动测量时间为1分钟，其余类似。 2. 测量运行：设定好测量时间，按［运行］进入自动测量状态。显示“RUN”标记，到预定时间结束，“RUN”标记消失，显示“PAUSE”暂停标记。 3. 读取数据：按［选择］，数据依次调出显示Leq→SD→Lmax→L95→L90→L50→L10→L5→Leq 四、频谱测量方法 1. 手动方式 ［复位］→［计权］→显示“Lin”→［频率］→显示“.”表示1/1中心频率→［定时］设定测量时间→［运行］→显示“PUASE”读数为声压级 2. 自动测量 ［复位］→［计权］→显示“Lin”→［定时］设定测量时间→连续按［频率］→直到1/1中心频率点全部选通，显示“.”→［运行］→自动测量自动记
在实验室和车间最常用的信号测试仪器是电子示波器。人的思维对时间概念比较敏感,每时每刻都与时域事件发生联系,但是信号往往以频率形式出现,用示波器观察最简单的调幅载波信号也不方便,往往显示载波时看不清调制仪,屏幕上获得的是三条谱线,即载频和在载频左右的调制频。调制方式越复杂,电子示波器越难显示,频谱分析器的表达能力强,频谱分析仪是名副其实的频域仪器的代表。沟通时间一频率的数字表达方法就是傅里叶变换,它把时间信号分解成正弦和余弦曲线的叠加,完成信号由时间域转换到频率域的过程。 早期的频谱分析仪实质上是一台扫频接收机,输入信号与本地振荡信号在混频器变频后,经过一组并联的不同中心频率的带通滤波器,使输入信号显示在一组带通滤波器限定的频率轴上。显然,由于带通滤波器由无源元件构成,频谱分析器整体上显得很笨重,而且频率分辨率不高。既然傅里叶变换可把输入信号分解成分立的频率分量,同样可起着滤波器类似的作用,借助快速傅里叶变换电路代替低通滤波器,使频谱分析仪的构成简化,分辨率增高,测量时间缩短,扫频范围扩大,这就是现代频谱分析仪的优点了。 矢量信号分析仪是在预定,频率范围内自动测量电路增益与相应的仪器,它有内部的扫频频率源或可控制的外部信号源。其功能是测量对输入该扫频信号的被测电路的增益与相位,因而它的电路结构与频谱分析仪相似。频谱分析仪需要测量未知的和任意的输入频率,矢量信号分析仪则只测量自身的或受控的已知频率;频谱分析仪只测量输入信号的幅度(标量仪器),矢量信号分析仪则测量输入信号的幅度和相位(矢量仪器)。由此可见,矢量信号分析仪的电路结构比频谱分析仪复杂,价位也较高。现代的矢量信号分析仪也采用快速傅里叶变换,以下介绍它们的异同。 频谱分析议和FFT颁谱分析议 传统的频谱分析仪的电路是在一定带宽内可调谐的接收机,输入信号经下变频后由低通滤器输出,滤波输出作为垂直分量,频率作为水平分量,在示波器屏幕上绘出坐标图,就是输入信号的频谱图。由于变频器可以达到很宽的频率,例如30Hz-30GHz,与外部混频器配合,可扩展到100GHz以上,频谱分析仪是频率覆盖最宽的测量仪器之一。无论测量连续信号或调制信号,频谱分析仪都是很理想的测量工具。 但是,传统的频谱分析仪也有明显的缺点,首先,它只适于测量稳态信号,不适宜测量瞬态事件;第二,它只能测量频率的幅度,缺少相位信息,因此属于标量仪器而不是矢量仪器;第三,它需要多种低频带通滤波器,获得的测量结果要花费较长的时间,因此被视为非实时仪器。 既然通过傅里叶运算可以将被测信号分解成分立的频率分量,达到与传统频谱分析仪同样的结果,出现基于快速傅里叶变换(F盯)的频谱分析仪。这种新型的频谱分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对输入信号取样,再经FFT处理后获得频谱分布图。据此可知,这种频谱分析仪亦称为实时频谱分析仪,它的频率范围受到ADC采集速率和FFT运算速度的限制。
频谱分析仪操作规范 一、设置 1 打开ON/OFF开关 2 设置频率范围，即图形界面的横坐标，选择按下正下方一排键中的FREQ/SPAN 键，右上方的CENTER键，此处设置为930MHZ,再选择频谱的宽度，此处可以选择7MHZ（频谱宽度的选择只要是能包含所要测试信号的所有频段，可根据情形而定）。此处也可选择START和STOP键设置你所需要的起始和终止频率。 3 设置信号的振幅，即图形界面的纵坐标，按下最下排功能键AMPLITUDE键，选择右上方REF LEVEL设置参考电平值，此处设置为10dbm,然后按下SCALE键设置电平值的间隔，此处可以取值为10db.然后在设置UNITS键，单位为dbm,最后选中ATTEN键，设置衰减值，此处的值选择手动设置，其值比参考电平的二倍大一些，如可以选择30. 4 设置带宽参数，选中最下方的功能键中的BW/SWEEP键，设置带宽参数值，选择RBW键，设置扫描带宽的宽度，此处的值定要小于信号频点的最小间隔值，建议取值为30khz,如果仅测试一束波形，此处可以忽略设置。 二测试流程 到此基本所需要的参数设置完毕，可以对信源进行测试啦，我们所要测试的数据主要从两点入手， （一） MU侧信号电平值的测试 1）测试HDL输出地电平值，理论值趋近于0dbm,用双工头1/2跳线于频谱仪的RF口对接，打开频谱仪开关，按回车，在屏幕显示出波形图，再按回车，然后按MARKER 键，选中M1（此时M1是出于ON状态，其他的M处于OFF状态），再选择MARKER TO PEAK 键读取此时的峰值，就是你所要测试的信号电平值。然后按下回车键正下方的SINGLE CONT键锁定峰值，如需要可以将其保存下来，按下SAVE DISPLY 键将其保存为容易识别的名字。以此类推，分别测试光模块的主备信号值，和从信号的电平值，测试光模块主备信号值时射频跳线接在IN口对应点，测量从信号时射频线接在从光模块对应的IN（如有衰减器，测量时包含在内）口处，测试结果两者之间的差值在6db左右。
频谱分析是观察和测量信号幅度和信号失真的一种快速方法，其显示结果可以直观反映出输入信号的傅立叶变换的幅度。信号频域分析的测量范围极其宽广，超过140dB，这使得频谱分析仪成为适合现代通信和微波领域的多用途仪器。频谱分析实质上是考察给定信号源，天线，或信号分配系统的幅度与频率的关系，这种分析能给出有关信号的重要信息，如稳定度，失真，幅度以及调制的类型和质量。利用这些信息，可以进行电路或系统的调试，以提高效率或验证在所需要的信息发射和不需要的信号发射方面是否符合不断涌现的各种规章条例。 现代频谱分析仪已经得到许多综合利用，从研究开发到生产制造，到现场维护。新型频谱分析仪已经改名叫信号分析仪，已经成为具有重要价值的实验室仪器，能够快速观察大的频谱宽度，然后迅速移近放大来观察信号细节已受到工程师的高度重视。在制造领域，测量速度结合通过计算机来存取数据的能力，可以快速，精确和重复地完成一些极其复杂的测量。 有两种技术方法可完成信号频域测量（统称为频谱分析）。 1．FFT分析仪用数值计算的方法处理一定时间周期的信号，可提供频率；幅度和相位信息。这种仪器同样能分析周期和非周期信号。FFT 的特点是速度快；精度高，但其分析频率带宽受ADC采样速率限制，适合分析窄带宽信号。 2．扫频式频谱分析仪可分析稳定和周期变化信号，可提供信号幅度和频率信息，适合于宽频带快速扫描测试。
图1 信号的频域分析技术 快速傅立叶变换频谱分析仪 快速傅立叶变换可用来确定时域信号的频谱。信号必须在时域中被数字化，然后执行FFT算法来求出频谱。一般FFT分析仪的结构是：输入信号首先通过一个可变衰减器，以提供不同的测量范围，然后信号经过低通滤波器，除去处于仪器频率范围之外的不希望的高频分量，再对波形进行取样即模拟到数字转换，转换为数字形式后，用微处理器（或其他数字电路如FPGA,DSP）接收取样波形，利用FFT计算波形的频谱，并将结果记录和显示在屏幕上。 FFT分析仪能够完成多通道滤波器式同样的功能，但无需使用许多带通滤波器，它使用数字信号处理来实现多个独立滤波器相当的功能。从概念上讲，FFT方法
HS6288B型噪声频谱分析仪技术说明书 一、概述 HS6288B型噪声频谱分析仪是一种袖珍式的智能化噪声测量仪器，它集积分、噪声统计、噪声采集等几种功能于一体，主要性能指标符合IEC61672标准和JJG188－2002声级计检定规程对2级声级计的规定要求。 HS6288B具有大屏幕液晶显示、时钟设置、自动测量并存储测量数据等特点，最多可存储500组单组数据、4组整时数据和50组滤波器自动测量数据，并且可以通过RS-232C口把数据传输给HS4784打印或传输给计算机进行处理，在设计上有许多创新，能满足多种测量要求。 本仪器结构紧凑、造型美观、功能多、自动化程度高，可广泛应用于环保、工厂、学校、科研等部门进行噪声测量及分析。 二、主要技术指标 1．传声器：1/2英寸驻极体测试电容传声器（HS14423） 2．测量范围：35dB～130dB(A、C)； 40dB～130dB(Lin) 3．频率计权：20Hz～10kHz 4．时间计权：F( 快 )、 S( 慢 ) 5．滤波器：1/1倍频程 6．自动测量功能：Leq、LAE、SD、LN（L95、L90、L50、L10、L5）、Lmax、Lmin、Ldn、Ld、Ln。 7．测量时间设定：Man、10s、1m、5m、10m、15m、20m、1h、8h、24h、24h整时测量。 8．时钟：年、月、日、时、分、秒设置运行。 9．测量数据自动存储：共500组单组数据，4组整时数据和50组滤波器自动测量数据。 10．接口：分析仪通过RS-232C将数据传输给HS4784打印或传输给计算机处理。 11．校准：使用HS6020校准至93.8dB。 12．显示器：使用专门为噪声测量仪器设计的LCD显示器。 13．电源：使用+9V外接电源(外+内-)，或者用5节5号高能碱性电池。
是德科技 频谱分析基础 应用指南 150
谨以本应用指南献给是德科技的 Blake Peterson。 Blake 在惠普和是德科技效力 45 年之久，为全球各地的客户提供最出色的技术支持。Blake 长期负责向新入行的市场和销售工程师传授有关频谱分析仪技术的基础知识，以便为他们学习和掌握更高深的技术打下良好的基础。工程师们把他视为频谱分析领域的良师益友和具有突出贡献的技术专家。 Blake 的众多成就包括： –著作首版《频谱分析基础》应用指南，并参与后继版本的编撰 –帮助推出 8566/68 频谱分析仪，开启现代频谱分析新时代；以及 PSA 系列频谱分析仪，在问世时为业界树立全新性能标杆 –提议创办 Blake Peterson 大学—为是德科技所有新入职的工程师提供必要的技术培训 为了表彰他的出色成就和重要贡献，《Microwaves & RF》杂志将首座 2013 年当代传奇奖 （Living Legend Award）特别授予 Blake。
第 1 章 – 引论 – 什么是频谱分析仪？ (5) 频域对时域 (5) 什么是频谱？ (6) 为什么要测量频谱？ (6) 信号分析仪种类 (8) 第 2 章 – 频谱分析仪原理 (9) 射频衰减器 (10) 低通滤波器或预选器 (10) 分析仪调谐 (11) 中频增益 (12) 信号分辨 (13) 剩余FM (15) 相位噪声 (16) 扫描时间 (18) 包络检波器 (20) 显示 (21) 检波器类型 (22) 取样检波 (23) （正）峰值检波 (24) 负峰值检波 (24) 正态检波 (24) 平均检波 (27) EMI 检波器：平均值和准峰值检波 (27) 平滑处理 (28) 时间选通 (31) 第 3 章 – 数字中频概述 (36) 数字滤波器 (36) 全数字中频 (37) 专用数字信号处理集成电路 (38) 其他视频处理功能 (38) 频率计数 (38) 全数字中频的更多优势 (39) 第 4 章 – 幅度和频率精度 (40) 相对不确定度 (42) 绝对幅度精度 (42) 改善总的不确定度 (43) 技术指标、典型性能和标称值 (43) 数字中频结构和不确定度 (43) 幅度不确定度示例 (44) 频率精度 (44)
简易频谱分析仪[2005年电子大赛二等奖] 文章来源：凌阳科技教育推广中心 作者：国防科技大学李楠刘亮李俊发布时间：2006-8-30 11:46:44 摘要：本设计以凌阳16位单片机SPCE061A为核心控制器件，配合Xilinx Virtex-II FPGA及Xilinx公司提供的硬件DSP高级设计工具System Generator，制作完成本数字式外差频谱分析仪。前端利用高性能A/D对被测信号进行采集，利用FPGA高速、并行的处理特点，在FPGA内部完成数字混频，数字滤波等DSP 算法。 SPCE061A单片机是整个设计的核心控制器件，根据从键盘接受的数据控制整个系统的工作流程，包括控制FPGA工作以及控制双路D/A在模拟示波器屏幕上描绘频谱图。人机接口使用128×64液晶和4×4键盘。本系统运行稳定，功能齐全，人机界面友好。 关键字：SPCE061A 简易频谱分析仪 一、方案论证 频谱分析仪是在频域上观察电信号特征，并在显示仪器上显示当前信号频谱图的仪器。从实现方式上可分为模拟式与数字式两类方案，下面对两种方案进行比较： 方案一：模拟式频谱分析仪 模拟方式的频谱仪以模拟滤波器为基础，通常有并行滤波法、顺序滤波法，可调滤波法、扫描外差法等实现方法，现在广泛应用的模拟频谱分析仪设计方案多为扫描外差法，此方案原理框图如图1.1：
图 1.1 模拟外差式频谱仪原理框图 图中的扫频振荡器是仪器内部的振荡源，当扫频振荡器的频率在一定范围内扫动时，输入信号中的各个频率分量在混频器中产生差频信号（），依次落入窄带滤波器的通带内（这个通带是固定的），获得中频增益，经检波后加到Y放大器，使亮点在屏幕上的垂直偏移正比于该频率分量的幅值。由于扫描电压在调制振荡器的同时，又驱动X放大器，从而可以在屏幕上显示出被测信号的线状频谱图。这是目前常用模拟外差式频谱仪的基本原理。模拟外差式频谱仪具有高带宽和高频率分辨率等优点，但是模拟器件调试复杂，短期实现有难度，尤其是在对频谱信息的存储和分析上，逊色于新兴的数字化频谱仪方案。 方案二：数字式频谱分析仪 数字式频谱仪通常使用高速A/D采集当前信号，然后送入处理器处理，最后将得到的各频率分量幅度值数据送入显示器显示，其组成框图如图1.2： 图 1.2 数字式频谱仪组成框图 按照对信号处理方式的不同，数字式频谱仪可分为以下三种： (1)基于FFT技术的数字频谱仪： 这种频谱仪利用快速傅里叶变换可以将被测信号分解成分立的频率分量，达到与传统频谱分析仪同样的结果。这种新型的频谱分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对输入信号取样，再经FFT处理后获得频谱分布图。FFT技术的数字式频谱分析仪在速度上明显超过传统的模拟式频谱分析仪，能够进行实时分析。但由于FFT所取的是有限长度，运算的点数也是有限的，因此，实现高扫频宽度和高频率分辨率需要高速A/D转换器和高速数字器件的配合。
《JJG 173-2003信号发生器检定规程》 培训大纲（含方法确认内容） 《JJG 173-2003 信号发生器检定规程》于2003年11月24日发布，代替原有的《JJG 173-1986 XFG-6A型标准信号发生器检定规程》、《JJG 174-1985 XFG-7型高频信号发生器检定规程，JJG 324-1983 XG26型超高频功率信号发生器检定规程》、《JJG 325-1983 XFC-1型超高频标准信号发生器检定规程》、《JJG 339-1983 XB33型超微波信号发生器检定规程》和《JJG 438-1986 XG标准信号发生器检定规程》6个检定规程。 原有检定规程的对象是针对具体型号的发生器编制的，因此每个旧规程的频率范围都较窄；被检参数大致可归纳为如下6个：频率、功率、电平(含衰减)、调幅、调频和调相。新规程除了上述参数外，增加了频谱纯度（单边带相位噪声、谐波）参数的检定。《JJG 173-2003 信号发生器检定规程》适用于5kHz～40GHz频率范围(具体实施可根据被检信号发生器的实际性能分频段进行检定)。 环境条件要求 5.1.1 《JJG 173-2003 信号发生器检定规程》规定的环境条件： 1)环境温度：(20±5)?C（与旧规程相同）。 2)相对湿度：≤ 80％（旧规程为45％～75％）。 3)电源电压：220(1±5)V，(50±1)Hz（旧规程为220V±2％，50Hz）。采用交流电子稳压器达到。 4)周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。 仪器设备配置及被测参数介绍 5.1.2 检定用仪器设备 1) 参考频率 采用本计量中心的《铯原子频率标准装置》(（2004）量标省授证字第074号)，在1，2，2.5，5和10MHz频率，测量频率准确度和稳定度的扩展不确定度都为4.4×10-12(k=2)，可以满足检定规程“5.2.3 内部晶体振荡器的检定”要求。测量不确定度评定参见《频率测量不确定度评定》。 2) 频率计 采用本计量中心的HP53132A型、Agilent 5340A型和53152A型频率计，可以覆盖30mHz～50GHz，测量频率的扩展不确定度为5.8×10－9(k=2)；利用HP5071A型铯原子频率标准作为外部频标，测量频率的扩展不确定度为4.4×10－12(k=2)。可以满足检定规程“5.2.4 频率准确度的检定”和“5.2.19内调制发生器频率准确度的检定”要求。测量不确定度评定参见《频率测量不确定度评定》。 3) 测量接收机 采用本测量中心的《信号发生器检定装置》(（2002）国防计标证1714号)，频率范围覆盖到20GHz，电平测量范围和准确度为：＋30dBm～－127 dBm（f ≤ 1.3 GHz），＋30dBm～－100 dBm（f > 1.3 GHz）
频谱分析仪和信号分析仪区别及常见问题解答 频谱分析仪和信号分析仪这两个术语往往可以互换使用，不过两者在功能和能力上还是有一定区别。当今的分析仪可进行更全面的频域、时域和调制域信号分析，用“信号分析仪”来描述更为准确。 频谱分析仪：测量在仪器的整个频率范围内输入信号幅度随频率进行变化的情况。其最主要的用途是测量已知和未知信号的频谱功率。 矢量信号分析仪：测量在仪器的中频带宽内输入信号在单一频率上的幅度和相位。其最主要的用途是对已知信号进行通道内测量，例如误差矢量幅度、码域功率和频谱平坦度。 信号分析仪：同时执行频谱分析仪和矢量信号分析仪的功能。 频谱分析仪常见问题解答： 1、是否有不同类型的频谱分析仪？ 有两类频谱分析仪，类型由获取信号频谱所使用的方法决定。扫描调谐频谱分析仪使用超外差式接收机对一部分输入信号频谱进行下变频（使用电压控制振荡器和混频器），达到带通滤波器的中心频率。采用超外差式体系结构的电压控制振荡器在一系列频率上进行扫描，支持仪器完整频率范围的假设。快速傅立叶变换（FFT）分析仪计算离散傅立叶变换（DFT），这个数学过程可将输入信号的波形转换成其频谱分量。 2、我何时应使用台式频谱分析仪而不是手持式频谱分析仪？ 台式频谱和信号分析仪提供卓越的技术指标和测量应用软件，而手持式频谱分析仪更适合现场工程师使用。 3、频谱分析仪能否得到实时结果？ 可以，实时频谱分析仪使用了混合方法，即首先使用超外差技术将输入信号下变频到较低频率，然后使用FFT 技术对其进行分析。 4、我能否使用频谱分析仪对信号进行解调？ 通过将频谱分析仪或信号分析仪与Agilent 89600 VSA 灵活调制分析软件或测量应用软件结合使用，您能够解调广泛的标准和通用数字信号与制式。 5、安捷伦提供什么类型的频谱分析仪？ 安捷伦提供广泛的信号分析仪产品，包括扫描调谐和FFT 频谱分析仪、频谱分析仪软件和频谱分析仪测量应用软件。 6、安捷伦频谱分析仪产品覆盖什么频率范围？ 安捷伦提供从直流至50 GHz 的多种频谱分析仪和信号分析仪产品，使用外部混频器可扩展到325 GHz。
频谱分析仪的工作原理 频谱分析仪对于信号分析来说是不可少的。它是利用频率域对信号进行分析、研究，同时也应用于诸多领域，如通讯发射机以及干扰信号的测量，频谱的监测，器件的特性分析等等，各行各业、各个部门对频谱分析仪应用的侧重点也不尽相同。下面结合我台DSNG卫星移动站的工作特点，就电视信号传输过程中利用频谱分析仪捕捉卫星信标，监控地面站工作状态等方面，简要介绍一下频谱分析仪的工作原理。 科学发展到今天，我们可以用许多方法测量一个信号，不管它是什么信号。通常所用的最基本的仪器是示波器，观察信号的波形、频率、幅度等。但信号的变化非常复杂，许多信息是用示波器检测不出来的，如果我们要恢复一个非正弦波信号F，从理论上来说，它是由频率F1、电压V1与频率为F2、电压为V2信号的矢量迭加（见图1）。从分析手段来说，示波器横轴表示时间，纵轴为电压幅度，曲线是表示随时间变化的电压幅度。这是时域的测量方法，如果要观察其频率的组成，要用频域法，其横坐标为频率，纵轴为功率幅度。这样，我们就可以看到在不同频率点上功率幅度的分布，就可以了解这两个（或是多个）信号的频谱。有了这些单个信号的频谱，我们就能把复杂信号再现、复制出来。这一点是非常重要的。 对于一个有线电视信号，它包含许多图像和声音信号，其频谱分布非常复杂。在卫星监测上，能收到多个信道，每个信道都占有一定的频谱成份，每个频率点上都占有一定的带宽。这些信号都要从频谱分析的角度来得到所需要的参数。 从技术实现来说，目前有两种方法对信号频率进行分析。 其一是对信号进行时域的采集，然后对其进行傅里叶变换，将其转换成频域信号。我们把这种方法叫作动态信号的分析方法。特点是比较快，有较高的采样速率，较高的分辨率。即使是两个信号间隔非常近，用傅立叶变换也可将它们分辨出来。但由于其分析是用数字采样，所能分析信号的最高频率受其采样速率的影响，限制了对高频的分析。目前来说，最高的分析频率只是在10MHz或是几十MHz，也就是说其测量范围是从直流到几十MHz。是矢量分析。 这种分析方法一般用于低频信号的分析，如声音，振动等。 另一方法原理则不同。它是靠电路的硬件去实现的，而不是通过数学变换。它通过直接接收，称为超外差接收直接扫描调谐分析仪。我们叫它为扫描调谐分析仪。
频谱分析仪检定规程 1 范围 本规程适用于新制造、使用中和修理调整后，频率分析范围在30H z-26.5G Hz的 频谱分析仪的检定。本规程以Angilent ESA系列为例，其它型号的频谱分析仪可参照执行。 2 概述 频谱分析仪是一种带有显示装置的超外差接收设备，由预选器、扫频本振、混频、 中放、滤波、检波、放大、显示等部分组成。主要用于频谱分析，也可用于测量频率、 电平、增益、衰减、调制、失真、抖动等，是通信、广播、电视、雷达、宇航等技术领 域中不可缺少的仪器。 3 计量器具控制 3.1 首次检定、后续检定和使用中检验 首次检定是对用户新购置的、或制造厂新生产的频谱分析仪进行的检定。首次检定 结果应确定各项计量性能是否满足说明书中给定的相应技术指标。 后续检定包括有效期内的检定、周期检定以及修理后的检定。后续检定时，测量仪 上应具有上次的检定标记和检定证书。后续检定后，各项性能指标如变化不大，允许用 户按检定结果使用。 3.2 检定条件 3.2.1 环境条件 3.2.1.1 温度:(10—30)'C，检定期间温度波动小于2℃。 3.2.1.2 相对湿度:(65士15)%。 3.2.1.3 交流供电电源:(220士4) V, (50士5) Hz。 3.2.1.4 周围无影响正常检定工作的电磁干扰和机械振动。 3.3 检定用设备 3.3.1 频率计数器 频率测量范围：10MHz士100Hz 分辨力：0.01Hz 3.3.2 频率标准 频率：10MHz 准确度：< <1 10 -9/天 3.3.3 功率计及功率探头 频率范围：10MHz—26.5GHz 功率测量范围及准确度：（-70—+30）dBm，士1.2% 分辨率：0.01dB 3.3.4 低通滤波器 频率：50MHz，300MHz，1GHz，1.8GHz，4.4GHz 3.3.5 函数发生器 频率范围：0.1Hz—15MHz 频率准确度：士0.02%
https://www.doczj.com/doc/aa11209753.html,/rtsa 1 https://www.doczj.com/doc/aa11209753.html, 5 实时频谱分析仪中的 数字荧光技术基础知识
2 https://www.doczj.com/doc/aa11209753.html,/rtsa
目录 实时频谱分析仪中的数字荧光技术： 革命性的信号发现工具?????????????4数字荧光显示????????????????4-9应用: 找到强度更高的信号下的小信号????4-6 DPX TM显示引擎??????????????6-7余辉????????????????????8统计线轨迹?????????????????9超快速频谱更新??????????????9-12 DPX变换引擎???????????????10应用: 有保证地检测偶发的短信号?????10-11侦听概率????????????????11-12揭密DPX??????????????????12最大限度地利用DPX频谱显示????????13-14调节位图(bitmap)显示?????????????13余辉????????????????????13强度????????????????????13调色板???????????????????13颜色标度??????????????????13与其它RTSA功能交互?????????????14 RBW???????????????????14跨度????????????????????14光标????????????????????14频率模板触发????????????????14分析时间??????????????????14功率电平触发????????????????14不同型号的技术数据?????????????14 https://www.doczj.com/doc/aa11209753.html,/rtsa 3
常见计量校准标准及计量校准仪器 广电计量杜亚俊 综述 (1) 无线电计量 (2) 电磁计量 (4) 时间频率计量 (6) 长度计量 (7) 力学计量 (8) 热学计量 (11) 理化计量 (12) 光学计量 (13) 声学计量 (14)
综述 我们拥有电子、长度、力学、热学、理化五大计量校准实验室，覆盖全国16个检测基地，建立了105项企业最高计量标准及108 项次级标准，拥有国际国内先进的精密标准装置和仪器9000 多台（套）。目前通过中国合格评定国家认可委（CNAS）的计量校准项目546项，涵盖了无线电、时间频率、电磁、长度、力学、热学、物理化学、光学、声学等九大计量领域，能为工业企业和军工企业提供专业的仪器计量校准服务，特别在无线电、时间频率、电磁等领域的计量标准和技术处于国内领先水平。 广电计量所有计量器具均可溯源到中国计量科学研究院（NIM）和国际计量局（BIPM）的计量基准，符合ISO9000 系列标准对检验和测量设备的计量校准要求，并出具符合国家检定规程/校准规范和ISO/IEC17025标准要求的证书/报告。 我们的计量校准服务包括： ●无线电计量 ●电磁计量 ●长度计量 ●力学计量 ●时间频率计量 ●光学计量 ●热学计量 ●理化计量 ●声学计量
无线电计量 我们配备了矢量网络分析仪、频谱分析仪、数字信号发生器、数字调制分析仪、测量接收机、示波器校准仪、通信传输分析仪、失真度测量仪、功率校准因子校准装置等国内领先水平的计量标准，测量范围覆盖了从直流到微波频段、从模拟到数字领域，可开展S参数、频谱、功率、衰减、脉冲参数失真、射频信号、电视信号、数字传输、数字调制等参数的校准。
实时频谱分析 基础知识
实时频谱分析基础知识 基本读物 目录 第一章：简介和概述????????????????????????????????????????2 RF信号的演变???????????????????????????????????????????????2现代RF测量挑战??????????????????????????????????????????????2仪器结构纵览???????????????????????????????????????????????3扫频分析仪：传统频域分析????????????????????????????????????????3矢量信号分析仪：数字调制分析??????????????????????????????????????4实时频谱分析仪：触发，捕获，分析????????????????????????????????????4实时频谱分析仪的主要概念?????????????????????????????????????????5样点、帧和块??????????????????????????????????????????????5实时触发????????????????????????????????????????????????6无缝捕获和频谱图????????????????????????????????????????????7时间相关的多域分析???????????????????????????????????????????7第2章：实时频谱分析仪的工作方式?????????????????????????????????10实时频谱分析仪中的数字信号处理技术???????????????????????????????????10 IF数字转换器?????????????????????????????????????????????10数字下变频器??????????????????????????????????????????????11 I和Q基带信号??????????????????????????????????????????????11采样??????????????????????????????????????????????????11取样速率对时域和频域的影响???????????????????????????????????????11实时触发?????????????????????????????????????????????????12在具有数字采集的系统中触发???????????????????????????????????????13触发模式和特点?????????????????????????????????????????????13 RSA触发源???????????????????????????????????????????????14建立频率模板??????????????????????????????????????????????15定时和触发???????????????????????????????????????????????16基带DSP?????????????????????????????????????????????????16校准/归一化??????????????????????????????????????????????16滤波??????????????????????????????????????????????????16定时、同步和二次取样??????????????????????????????????????????16快速傅立叶变换分析????????????????????????????????????????????17 FFT属性?????????????????????????????????????????????????17窗口??????????????????????????????????????????????????17 FFT后的信号处理?????????????????????????????????????????????18重叠帧?????????????????????????????????????????????????18调制分析?????????????????????????????????????????????????19调幅、调频和调相????????????????????????????????????????????19数字调制????????????????????????????????????????????????19功率测量和统计?????????????????????????????????????????????20第3章：实时频谱分析仪测量????????????????????????????????????22频域测量?????????????????????????????????????????????????22实时频谱分析仪?????????????????????????????????????????????22标准频谱分析仪模式???????????????????????????????????????????23带频谱图的频谱分析仪模式????????????????????????????????????????23时域测量?????????????????????????????????????????????????23频率随时间变化?????????????????????????????????????????????23功率随时间变化?????????????????????????????????????????????25互补累积分布函数????????????????????????????????????????????25 I/Q随时间变化?????????????????????????????????????????????26调制域测量????????????????????????????????????????????????26模拟调制分析??????????????????????????????????????????????26数字调制分析??????????????????????????????????????????????27基于标准的调制分析???????????????????????????????????????????28码域图显示???????????????????????????????????????????????28第4章：常见问答?????????????????????????????????????????30第5章词汇表??????????????????????????????????????????36参考缩略语??????????????????????????????????????????????38 https://www.doczj.com/doc/aa11209753.html,/rsa