史上最好的频谱分析仪基础知识(收藏必备)
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频谱分析仪知识一、概述(一)用途频谱分析仪是频域测试领域使用最广泛的一类仪器,可以测量连续波、脉冲及调制等多种信号的频谱,可以测试信号的频率、功率、带宽、调制等参数,增加选件可以进行相位噪声、噪声系数、信道功率、矢量信号、网络参数、故障定位、电磁兼容等测试分析,广泛应用于通信、雷达、导航、频谱管理、信号监测、信息安全等测试领域,还可以用于电子元器件、部件和设备的科研、生产、测试、试验以及计量等。
(二)分类与特点频谱分析仪按其工作原理可分为非实时频谱分析仪和实时频谱分析仪两大类。
●非实时频谱分析仪特点非实时频谱分析仪按工作原理分为扫描调谐型、超外差型等,它们首先对输入信号按时间顺序进行扫描式调谐变频,然后对变频后的信号进行中频滤波、包络检波、视频滤波等处理,最终得到信号的频谱信息。
这种扫描式频谱分析仪在某一瞬间只能“观看”一个频率,逐次“观看”待测信号的全部频率范围,因此,它们只能分析在规定时间内频谱几乎不变化的周期重复信号。
但是,扫本振型超外差式频谱分析仪具有频率范围宽、选择性好、灵敏度高、动态范围大等多项优点,是目前用途最广泛的一类频谱分析仪。
●实时频谱分析仪特点实时频谱分析仪通过FFT变换,能同时观测显示其规定频率范围内所有频率分量,而且保持了两个信号间的时间关系(相位关系),使得它不仅能分析周期信号、随机信号,而且能分析瞬时信号和猝发信号。
实时触发、无缝捕获和多域分析是实时频谱分析仪的几个主要特点。
实时频谱分析仪可以很好地解决现代雷达和通信系统中出现的脉冲压缩、捷变频、直扩、跳频、码分多址和自适应调制等各种复杂信号的测试需求。
频谱分析仪按其结构形式可分为台式、便携式、手持式和模块(VXI、PCI、PXI、LXI等总线形式)等类型产品。
(三)产品国内外现状国内生产频谱分析仪的厂家主要有:中国电子科技集团41所、成都前锋电子、天津德力、北京普源精电、安泰信电子、苏州同创电子等单位。
中国电子科技集团41所拥有台式、便携式、手持式和模块产品,频率范围覆盖3Hz~50GHz(通过外扩频方式可到110GHz)。
一:我们最常见的频谱分析仪的测量是:调制信号,失真和噪声。
调制信号测量质量对于判断你的系统是否合理的工作,你要传送的信息是否正确的传递具有重要的意义。
了解频谱内容是非常重要的,尤其是对通信中的带宽非常窄的信号。
传递过程中消耗的功率(比如说:无线系统中信道的衰减大小)的大小对于通信系统来说是另一个重要的因素。
还有很多常见的需要测量的因素:调制程度,边带幅值,调制质量和占用带宽。
在通信系统中,失真的测量无论对于发射机还是对于接收机都是至关重要的。
发射机输出端的过多的谐波失真干扰其他通信信道。
接收机的前置放大电路必须过滤掉交调失真,以免信号产生串扰。
举个例子:有线电视信号产生互调后,会减少电缆所能承载的信道数,并且会干扰这个电缆上的其他信道。
常见的失真测量包括:交调,谐波和杂散辐射。
噪声是经常需要测量的。
任何有源电路或者设备都会产生噪声。
诸如噪音频谱图和信噪比这些测量对于表征设备的性能是非常重要的,并且可以得到这个设备的噪声对整个系统噪声的贡献度。
二:传统上,如果你想观察一个电信号,你通常会选择示波器来看它的时域信号。
这是非常重要的信息,但这却不能告诉你信号的所有内容。
为了了解你这个系统的性能,你还需要去知道信号的频域信息。
这是一个信号幅度随着频率变化的图形。
频谱仪是用来从频域上分析信号的,而示波器是从时域上分析信号的。
(需要指出的是,如果把频谱仪的SPAN设置为0,那么频谱仪也可以像示波器一样从时域上分析信号。
)图1:信号时域与频域分析图上图显示了信号的时域与频域信息。
在时域,所有频率成分的信号加起来再显示。
在频域,复杂信号(不止一个频率组成的信号)根据他们的频率成分被分开。
并在各自的频率点上显示出来。
频域测量有几个独特的优势。
比如,我们说你在示波器上看到的仅仅是一个正弦波而已。
一个纯粹的正弦波没有谐波失真。
如果你从频谱仪上观察这个信号,你会发现,实际上这个信号是由几个频率的正弦波组成的。
在示波器上无法明显展示的信息能从频谱仪上清楚地看出来。
频谱分析仪基础知识一、频谱分析仪概述频谱分析仪是一种用于测量信号频率和功率的仪器。
它可以将输入信号转换为频率谱,以图形方式显示信号的频率成分。
频谱分析仪广泛应用于电子、通信、雷达、声音和医疗等领域。
二、频谱分析仪工作原理频谱分析仪的工作原理是将输入信号通过混频器与本振信号进行混频,得到中频信号,再经过中频放大器放大后送入检波器进行解调,最后通过显示器将频率谱显示出来。
三、频谱分析仪主要技术指标1、频率范围:指频谱分析仪能够测量的频率范围。
2、分辨率带宽:指能够分辨出的最小频率间隔。
3、扫描时间:指从低频到高频一次扫描所需的时间。
4、灵敏度:指能够检测到的最小信号幅度。
5、非线性失真:指由于仪器内部非线性元件所引起的信号失真。
6、动态范围:指能够同时测量到的最大和最小信号幅度。
7、抗干扰能力:指仪器对外部干扰信号的抵抗能力。
四、频谱分析仪使用注意事项1、使用前应检查仪器是否正常,如发现异常应立即停止使用。
2、避免在强电磁场中使用,以免影响测量结果。
3、使用过程中应注意避免信号源与仪器之间的干扰。
4、使用完毕后应关闭仪器,并妥善保管。
五、总结频谱分析仪是电子、通信等领域中非常重要的测量仪器之一。
它可以将输入信号转换为频率谱,以图形方式显示信号的频率成分。
在使用频谱分析仪时,应注意检查仪器是否正常、避免在强电磁场中使用、避免信号源与仪器之间的干扰以及使用完毕后应关闭仪器等事项。
了解频谱分析仪的工作原理及主要技术指标,对于正确使用它进行测量和调试具有重要意义。
随着科技的快速发展,频谱分析在电子、通信、航空航天等领域的应用越来越广泛。
频谱分析仪作为频谱分析的核心工具,在科研和工业生产中发挥了重要的作用。
本文将介绍频谱分析原理、频谱分析仪使用技巧,以及如何根据输入的关键词和内容撰写文章。
频谱分析是指将信号分解成不同频率的正弦波成分,并分析这些成分的幅度、相位、频率等特性的一种方法。
频谱分析可以用于测量信号的频率范围、识别信号中的谐波成分、了解信号的调制方式和判断信号的来源等。
2023-11-10contents •频谱分析仪基础知识•频谱分析仪操作方法•频谱分析仪高级应用•频谱分析仪维护与保养•常见问题及解决方案•实际应用案例分享目录频谱分析仪基础知识频谱分析仪简介频谱分析仪是一种用于测量信号频率、幅度和相位等参数的电子测试仪器。
它能够将输入信号按照频率进行分解,并测量每个频率分量的幅度和相位等信息。
频谱分析仪广泛应用于雷达、通信、电子对抗、电子侦察等领域。
频谱分析仪的工作原理将输入信号通过混频器与本振信号进行混频,得到一系列中频信号,再经过中放和检波等处理后得到频域数据。
通过FFT技术对中频信号进行处理,得到频域数据,从而得到输入信号的频率、幅度和相位等信息。
频谱分析仪通常采用快速傅里叶变换(FFT)技术对输入信号进行频谱分析。
频谱分析仪的种类和用途频谱分析仪按照工作原理可以分为实时频谱分析仪和扫频式频谱分析仪等。
实时频谱分析仪可以实时监测信号的变化,适用于雷达、通信等领域的信号监测和分析。
扫频式频谱分析仪可以对一定范围内的频率进行扫描测量,适用于电子对抗、电子侦察等领域。
频谱分析仪操作方法连接设备030201启动频谱分析仪调整设置选择测量模式根据测试需求,设置合适的扫描范围、分辨率带宽等参数。
设置扫描参数设置显示参数观察实时数据在显示器上观察实时测量数据,记录需要的数据。
开始测量按下测量按钮,开始进行信号测量。
分析数据根据测量结果,进行分析和计算,得出结论。
记录和分析数据频谱分析仪高级应用频率范围分辨率带宽设置频率范围和分辨率带宽信号质量信号稳定性观察信号的质量和稳定性频率分析对信号进行频率分析,包括频率成分、谐波分量、调制频率等参数的测量和分析。
模式识别通过对信号的特征提取和模式识别,对信号进行分类和鉴别,对于未知信号,可以通过模式识别技术进行信号源的判断和识别。
进行频率分析和模式识别频谱分析仪维护与保养清洁和保养内部部件检查和更换部件检查射频系统检查机械部件检查光学系统03避免极端温度存储和运输注意事项01存储环境02运输防护常见问题及解决方案如何解决无法启动的问题?电源故障检查电源插头是否牢固连接在电源插座上,确保电源线不损坏。
频谱分析仪培训标题:频谱分析仪培训引言频谱分析仪是一种用于信号分析和频谱测量的电子测试设备,广泛应用于无线通信、电子工程、雷达系统等领域。
为了提高工程师和技术人员在实际工作中的频谱分析仪操作技能,本培训旨在提供全面、系统的频谱分析仪知识,帮助学员熟练掌握频谱分析仪的使用方法和技巧。
第一章:频谱分析仪的基本原理1.1 频谱分析仪的定义频谱分析仪是一种用于测量和分析电磁波频谱特性的电子测试设备,能够显示信号的幅度、频率、相位等参数。
1.2 频谱分析仪的工作原理频谱分析仪通过接收输入信号,对其进行频率分析,并将分析结果以图形或数据形式显示出来。
其核心部分包括:射频前端、本振、混频器、滤波器、检波器、显示单元等。
第二章:频谱分析仪的操作与使用2.1 频谱分析仪的硬件连接(1)连接射频电缆:将待测信号通过射频电缆连接至频谱分析仪的输入端口。
(2)连接外部设备:如计算机、打印机等,以便于数据传输和结果打印。
2.2 频谱分析仪的软件设置(3)设置中心频率:根据待测信号的频率范围,设置合适的中心频率。
(4)设置分辨率带宽:选择合适的分辨率带宽,以获得所需的频谱分辨率。
(5)设置参考电平:根据待测信号的幅度,设置合适的参考电平。
2.3 频谱分析仪的测量与数据分析(6)进行频谱测量:启动频谱分析仪,对输入信号进行测量。
(7)分析测量结果:观察频谱分析仪显示的频谱图,分析信号的幅度、频率、相位等参数。
第三章:频谱分析仪的应用实例3.1 无线通信系统测试利用频谱分析仪对无线通信系统的信号进行测试,分析信号的频率、幅度、调制方式等参数,以确保通信系统的正常运行。
3.2 雷达系统测试利用频谱分析仪对雷达系统的发射和接收信号进行测试,分析信号的频率、幅度、相位等参数,以评估雷达系统的性能。
3.3 电子设备干扰分析利用频谱分析仪对电子设备产生的干扰信号进行测试,分析干扰信号的频率、幅度等参数,以找出干扰源并进行整改。
第四章:频谱分析仪的维护与保养4.1 保持设备清洁:定期清洁频谱分析仪的外壳和接口,防止灰尘和污垢影响设备性能。
史上最好的频谱分析仪基础知识(收藏必备)前言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。
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信号幅度的仪器,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,依据信号处理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接收器类似,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方式,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。
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。
v1.0 可编辑可修改图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方法是简单明确的:对信号进行数字化,再计算频谱。
实际上,为了使测量具有意义,还需要考虑很多因素。
FFT的实质是基带变换,换句话说,FFT的频率范围总是从0Hz开始并延伸到某个最高频率处。
这对需要分析较窄频带(不是从直流开始)的测量情况可能是一个重大限制。
例如,FFT分析仪具有取样频率,FFT的频率范围是0Hz到128KHz。
若N=1024,则频率分辨力将是,故不能分辨间隔小于250Hz的谱线。
提高频率分辨力的一种方法是增大时间记录中的取样点数N,这也增大FFT输出的节点数。
不过,问题在于,这会增加FFT所要处理的数组长度,从而增加计算时间。
FFT算法的计算时间往往限制了仪器的性能(比如屏幕刷新速度),所以增加FFT的长度往往是可取的。
另一种方法是使用数字下变频器,对于带限信号,进行数字下变频,这样等效降低了采样速率,可以提高频率分辨力。
ADC的输出与数字正弦波相乘,借助数字混频使数字正弦波的频率降低。
再用数字滤波器进行滤波,数字滤波器通过利用适当的抽选因子来形成适当的频率间隔,这个带宽可以做得很窄,可以形成窄到1Hz的频率间隔和频率分辨力。
图2 在FFT分析仪中利用数字混频器可以为频变分析提供频带选择扫频式频谱分析仪工作原理频谱仪就是采用扫频式原理来完成信号的频域测试。
频谱分析仪的功能是要分辨输入信号中各个频率成份并测量各频率成份的频率和功率。
为完成以上功能,在扫描-调谐频谱分析中采用超外差方式,它能提供宽的频率覆盖范围,同时允许在中频(IF)进行信号处理。
图3是超外差式扫频频谱分析仪的结构框图。
输入信号进入频谱仪后与本振(LO)混频,当混频产物等于中频(IF)时,这个信号送到检波器,检波器输出视频信号通过放大、采样、数字化后决定CRT显示信号的垂直电平。
扫描振荡器控制CRT显示的水平频率轴和本地振荡器调谐同步,它同时驱动水平CRT偏转和调谐LO。
频谱分析仪依靠中频滤波器分辨各频率成份,检波器测量信号功率,依靠本振和显示横坐标的对应关系得到信号频率值。
这种扫描- 调谐分析仪的工作原理正象你家中的调幅(AM)接收机,只是调幅接收机的本振不是扫描的,而是用刻度旋钮人工进行调谐;另外不是用显示器显示信息而是用扬声器。
图3 扫频超外差式频谱分析仪的简化框图基于扫描式工作原理,当输入信号为单点频信号时,该信号需和扫描本振信号进行混频,这样中频信号也为频率变化的扫频信号,该扫频信号通过中频滤波器和检波器后输出波形为中频滤波器频响形状。
图4 扫频式频谱分析仪的测量过程输入衰减器输入衰减器是信号在频谱仪中的第一级处理,频谱分析仪输入衰减器功能包含以下方面:1. 保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性;2 .保护混频及其它中频处理电路。
防止部件损坏和产生过大非线性失真。
一般频谱分析仪衰减器衰减范围为:0~65dB; 可按照5dB步进变化。
当改变输入衰减器设置时,信号电平会受到影响。
如衰减值由10dB变为20dB,信号幅度人为被减小10dB,相应检波输出也会降低,为补偿该变化,频谱仪内部会利用放大器补偿衰减影响。
所以当在改变衰减器设置时,输入信号在频谱仪上的显示并不发生变化。
仪表自动设置衰减器件的原则是保证:输入信号电平-衰减器设置<=混频器工作电平可以注意一下仪表的这几个参数值是否满足上式的关系。
所以,当改变仪表输入衰减器设置时,其内部衰减器和中频放大器会发生变化。
中频放大器决定信号在屏幕上的显示位置。
频谱仪工作时,其中频放大器增益和衰减器设值连动工作,当改变输入衰减器设置时,输入信号显示电平并不会发生变化。
混频器混频器完成信号的频谱搬移,将不同频率输入信号变换到相应频率。
在混频过程中会存在镜相干扰问题。
镜相干扰举例:输入信号频率:800MHz; 本振信号频率:780MHz;中频信号频率:800-780=20MHz;则镜相干扰信号频率:780-20=760MHz,760MHz信号是800MHz信号的镜相干扰。
这样带来的测量问题就是频谱仪的一个中频信号显示不能判断是760MHz信号还是800MHz信号的响应。
频谱仪需采用相应方法来解决这个问题。
频谱分析仪利用两种方法解决该问题。
1.在低频率段(<3GHz),利用高混频和低通滤波器抑制干扰。
2.在高频率段(>3GHz),利用带通跟踪滤波器抑制干扰。
图5 典型频谱分析仪的变频处理过程中频滤波器中频滤波器是谱分析仪中关键部件,频谱分析仪主要依靠该滤波器来分辩不同频率信号,频谱仪许多关键指标(测量分辨率、测量灵敏度、测量速度、测量精度等)都和中频滤波器的带宽和形状有关。
中频滤波器通常由LC滤波器,晶体滤波器或数字滤波器的组合实现。
形状因素和滤波器类型是说明这些滤波器特性的重要因素。
形状因素为滤波器是如何选择的一个测度,通常规定为3dB/60Dbk宽度之比,比值表示出如何在3dB带宽内的大信号附件分辨小1百万倍(-60dB)的信号。
这类滤波器对频谱分析仪的性能有重大影响,虽然某些滤波器类型如Butterworth巴特沃兹滤波器或Chebychev 切比雪夫滤波器具有优良的选择性(信号分离的能力),以及高斯滤波器和同步调谐滤波器具有较好的时域性能(较好的扫描幅度精度),但最终应用哪种滤波器属最佳将起重大作用。
优良的形状因素性能对紧靠在一起的信号提供较好的分辨率。
较好的时域性能(无过冲)提供了更快的扫描速度和良好的幅度精度。
对数放大器对数放大器以对数方式处理输入信号,允许有大的待测量和小的待测量同步易显示和分辨。
实现这种压缩的一种方法是构建增益随信号幅度而变化的放大器。
在低电平信号下,增益可能为10dB,而在较大的幅度下,增益下降到0。
为了获得所需的对数范围,必须将若干这类放大器进行级联。
对数放大器通常具有约70dB 到超过100dB的范围。
除对数范围外,逼真度(对数压缩与对数曲线相符的接近程度)是应考虑的重要因素,这个误差将直接反映测量的幅度误差。
检波器检波器将输入信号功率转换为输出视频电压,该电压值对应输入信号功率。
针对不同特性输入信号(正弦信号、噪音信号、随机调制信号等),需采用不同检波方式才能准确测出该信号功率。
现代频谱仪一般采用数字技术,支持所有检波方式以确保准确测量各种被测信号的功率参数。
视频滤波器v1.0 可编辑可修改视频滤波器对检波器输出视频信号进行低通滤波处理,减小视频带宽可对频谱显示中的噪声抖动进行平滑,从而减小显示噪声的抖动范围。
这样有利频谱仪发现淹没在噪声中的小功率CW信号,还可提高测量的可重复性。
扫描本振扫描本振是整个频谱分析仪中的关键部分之一,扫描本振的稳定度和频谱纯度对许多性能指标都是一个限制因素。
本振的稳定度影响最小分辨带宽,但是,即使利用频率很稳定的本振,仍然存在残余的不稳定度,这称之为相位噪声或相位噪声边带。
相位噪声影响对邻近信号的观察,而如果我们只考虑带宽和形状因素,是不难观察到的。
现代频谱分析仪的应用之一是直接测量其他设备的相位噪声,这对本振的相位噪声要求是非常高的。
频谱分析仪关键性能指标频谱分析仪作为分析仪表,其基本性能要求包含:1.频率方面指标:测量频率范围:反映频谱仪测量信号范围能力;频率分辨率:反映频谱仪分辨两个频率间隔信号的能力。
2.幅方面度指标:灵敏度:频谱仪发现小信号的能力;内部失真:反映频谱仪测量大信号的能力;动态范围:频谱仪同时分析大信号和小信号的能力。
3. 另外频谱仪的性能还包含其分析精度和测量速度。
测量谐波失真或搜索信号要求频率范围从低于基波扩展到超过多次谐波。
测量交调失真则要求窄的扫频宽度(span),以便观察邻近的交调失真产物。
因此,首先是选择有足够频率和扫宽范围的频谱分析仪。
第二个要求是什么样的频率分辨率测量双音交调对分辨率提出了严格的要求。
频谱分析仪测量频率范围由其本振范围决定。
通过采用本振的谐波可扩展频谱分析仪的分析频率范围,还可采用外混频方法将其分析频率范围扩展至更高(75GHz; 110GHz;325GHz等)。
频率分辨率这个例子反映频谱分析仪测量分辨率对测试结果的影响,输入的物理信号为两个频率间隔的信号,只有当频谱分析仪的分辨能力足够高时,才会在屏幕上正确反映信号的特性。
很多信号测试应用要求频谱分析仪要具有尽量高的频率分辨率。
图6 频率分辨率频谱分析仪的频率分辨率与其内部的中频滤波器和本振性能有关。
其中,中频滤波器的影响因素包含:滤波器类型;带宽;形状因数(shape factor)。
本振剩余调频(residual FM)和噪声边带也是确定有用分辨率时应考虑的因素。
依次分析每一项。