频谱分析仪基础解析

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。

一、实验目的1. 理解通信系统的基本组成和功能；2. 掌握通信系统中的基本概念和原理；3. 熟悉通信实验设备的使用方法；4. 培养实验操作能力和分析问题能力。

二、实验内容1. 实验设备：通信系统实验箱、示波器、信号发生器、频谱分析仪等；2. 实验步骤：（1）搭建通信系统实验平台，包括调制器、信道、解调器等模块；（2）进行模拟调制实验，包括调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）；（3）进行数字调制实验，包括二进制移幅键控（BPSK）、二进制移频键控（BFM）和二进制移相键控（BPM）；（4）进行信道特性实验，包括噪声信道、多径信道和频率选择性信道；（5）进行信号解调实验，包括模拟解调、数字解调和相干解调；（6）进行眼图分析实验，观察信号波形和码间串扰情况。

三、实验结果与分析1. 模拟调制实验通过实验，观察到调幅、调频和调相三种调制方式下的信号波形。

分析结果表明，调制后的信号具有较好的频谱特性，能够满足通信系统的要求。

2. 数字调制实验实验结果显示，BPSK、BFM和BPM三种数字调制方式下的信号波形均满足通信系统的要求。

通过眼图分析，发现三种调制方式均存在一定的码间串扰，但可以通过调整调制参数来降低码间串扰的影响。

3. 信道特性实验通过实验，观察到噪声信道、多径信道和频率选择性信道对信号的影响。

分析结果表明，噪声信道会导致信号失真，多径信道会导致信号码间串扰，频率选择性信道会导致信号带宽受限。

4. 信号解调实验实验结果显示，模拟解调、数字解调和相干解调均能正确恢复出原始信号。

通过比较三种解调方式，发现相干解调在码间串扰严重的情况下具有更好的性能。

5. 眼图分析实验实验结果表明，未受码间串扰影响的眼图具有较为清晰的开口，而受码间串扰影响的眼图则由于符号间的干扰而导致开口变小，甚至闭合。

通过对比不同调制方式下的眼图，可以直观地观察到码间串扰对数字信号传输的影响。

四、实验总结1. 通过本次实验，掌握了通信系统的基本组成和功能，了解了通信系统中的基本概念和原理；2. 熟悉了通信实验设备的使用方法，提高了实验操作能力；3. 通过对实验结果的分析，加深了对通信系统性能的理解，为后续通信系统设计奠定了基础。

频谱分析仪的基础使用法一、使用前须知在使用频谱分析仪之前，有必要了解一下分贝(dB)和分贝毫瓦(dBm)的基本概念，下面作一简要介绍。

1．分贝(dB)分贝是增益的一种电量单位，常用来表示放大器的放大能力、衰减量等，表示的是一个相对量，分贝对功率、电压、电流的定义如下：分贝数：101g(dB)分贝数=201g(dB)分贝数=201g(dB)例如：A 功率比 B 功率大一倍，那么，101gA ／B=10182'3d B ，也就是说， A 功率比 B 功率大3dB，2．分贝毫瓦(dBm)分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：分贝毫瓦=101g(dBm)例如，如果发射功率为lmw，则按dBm进行折算后应为：101glmw / 1mw=OdBm。

如果发射功率为40mw, 则10g40w / 1mw--46dBm。

二、频谱分析仪介绍生产频谱分析仪的厂家不多。

我们通常所知的频谱分析仪有惠普(现在惠普的测试设备分离出来，为安捷伦)、马可尼、惠美以及国产的安泰信。

相比之下，惠普的频谱分析仪性能最好，但其价格也相当可观，早期惠美的5010 频谱分析仪比较便宜，国产的安泰5010频谱分析仪的功能与惠美的5010差不多，其价格却便宜得多。

下面以国产安泰5010 频谱分析仪为例进行介绍。

1 ．性能特点AT5010最低能测到2.24uv，即是-100dBm。

一般示波器在Imv，频率计要在20mv以上，跟频谱仪比相差10000 倍。

如用频率计测频率时，有的频率点测量很难，有的频率点测最不准，频率数字显示不稳定，甚至测不出来。

这主要足频率计灵敏度问题，即信号低于20mv 频率计就无能为力了，如用示波器测量时，信号5％失真示波器看不出来，在频谱仪上万分之一的失真都能看出来。

但需注意的是，频谱仪测量的是高频信号，其高灵敏度也就决定了，要注意被测信号的幅度范围，以免损坏高频头，在 2.24uv-1V 之间，超过其范围应另加相应的衰减器。

《无线电基础（第五版）习题册》答案课题一无线电通信系统和信号传输任务1 认识无线电通信系统和无线电波一、填空题1．发送设备接收设备传输媒质2．波长频率波长频率3．20 Hz 20 kHz 340 m/s 很快很远4．3000 GHz以下频率频率5．300 k～3000 kHz 3 M～30 MHz 30 M～300 MHz6．中短超短超短微7．地天直射8．波长波长小波长小长中9．天波短10．差大短地波天波11．超短波地波天波直射波12．直射波高远13．地天反射直射反射直射14．基带15．基带高频振荡基带已调波16．基带载波已调波17．数学表达式波形图18．频率频谱分析仪19．抗干扰共地地线黑信号线测试钩红二、选择题1．D 2．A 3．D 4．B 5．D 6．B 7．C 8．C 9．A 10．A 11．B 12．B 13．D 14．A 15．D 16．A 17．C 18．B三、综合题1．答：无线电通信系统由发送设备、接收设备和传输媒质三大部分组成。

发送设备把发信者需要发送的原始信息先变换为电信号，再转换成高频振荡信号并由天线发射出去。

传输媒质是无线电通信系统中在发送设备和接收设备之间的物理通路。

接收设备先把从天线接收下来的无线电波转换为高频振荡信号，然后转换成低频电信号，再还原出原来传递的信息。

2．答：（1）无线电波是指频率为3000 GHz以下，在自由空间传播的电磁波。

（2）无线电波是一横电磁波，无线电波在真空中的传播速度与光速c相等，无线电波在自由空间或介质中传播具有直射、折射、反射、散射、绕射以及吸收等特性。

3．答：（1）无线电波一般分为甚长波、长波、中波、短波、超短波、微波等波段。

（2）无线电声音广播一般使用中波、短波和超短波波段，而电视广播一般使用超短波或微波波段。

4．答：无线电波的传播方式主要有地波传播、天波传播和直射波传播等三种。

5．答：（1）调制就是在传送信号的一方（发送端）将所要传送的基带信号搭载到高频振荡信号上的过程。

频谱仪基础（二）超外差频谱分析仪实现在上一篇文章中，已经对频谱仪的基本原理进行了阐述。

在下面的一节中，给出基于超外差原理的频谱分析仪的组件，并且已9kHz~3GHz/7GHz频谱仪设计构架作为现代频谱分析仪的实际实现分析。

频谱仪是一个由各个重要的组件构成复杂的系统，包括RF、IF、低频、数据采集和处理显示部分，同时包括必备的逻辑程序和控制显示算法，共同构成了复杂的、数字化的、精密的混合系统，实现的总体框图如图1所示。

图1 超外差频谱分析仪总体框图在频谱仪的输入端，一个关键性标准是输入VSWR（驻波比），即输入VSWR会受到前端电路的高度影响，如前端的衰减器、输入滤波器和第一个混频器。

从总体框图的②中所示，前端的衰减的配置，可以为频谱仪提供了测试大功率信号的能力，同时衰减器的应用，使得输入到第一级混频的信号的幅度可调，以满足大信号输入第一级混频器的要求。

在实践应用中，可以设置为固定衰减和可调衰减组合的形式，以满足宽输入范围的应用，获得较大的输入动态范围。

在超外差的频谱分析仪结构中，输入信号通过衰减器，进行功率的衰减后，经过滤波后，输入信号，在混频器④（Mixer）和本振⑤（LO）帮助下，下变频至中频（IF）。

如果本振（LO）具有连续可调谐的较宽的输入频率范围，那么输出中频（IF）就是一个固定值。

从公式当中，对于任意的LO 和输入信号时，中频输（IF）出总是有两个频率（和频与差频），具体表现如图2所示。

这意味着除了所需的频率外，还有一个镜像频率。

为了确保所需的频率不受到镜像的干扰，选择合适的滤波器，必须把输入信号的镜像频率抑制在混频器④（Mixer）的射频输入之前，以保证中频信号不会出现混叠。

图2 超外差混频同时合理的中频选择是非常重要的，如图3所示，输入频率范围和镜像频率范围转换到低的中频（IF），如果输入信号频率大于两倍中频信号（IF），那么就会出现混叠，频谱上就分不清IF信号是输入变频而来还是镜像变频而来。

电子测量基础知识归纳1. 什么是电子测量电子测量是一种通过使用电子设备和技术来测量、检测和监控电信号、电流、电压和电气特性的过程。

它在许多领域中被广泛应用，例如电子工程、通信工程、自动化等。

2. 常见的电子测量仪器2.1 数字万用表数字万用表是最常见的电子测量仪器之一。

它可以测量电压、电流、电阻、频率等电气特性。

数字万用表使用数字显示屏，精度高，操作简单。

2.2 示波器示波器是用于显示电信号波形的仪器。

它可以实时显示电压随时间的变化。

示波器可用于观察信号的频率、幅度、相位等特性，以及检测电路中的故障。

2.3 频谱分析仪频谱分析仪可以将信号分解为不同频率的成分，并显示其幅度。

它被广泛用于无线通信、音频处理、信号调制等领域。

2.4 信号发生器信号发生器是用于产生各种电信号的仪器。

它可以生成不同频率、幅度和波形的信号，常用于电子实验、测试和调试。

3. 电子测量的重要性电子测量在现代科技发展中起着重要的作用。

它可以帮助工程师和科学家了解电子设备和电路的性能，并进行相关的研究和开发。

通过电子测量，我们可以确保电子产品的质量和可靠性，并及时发现并解决问题。

4. 电子测量的常见应用4.1 电路设计与测试在电路设计过程中，电子测量是不可或缺的。

它可以帮助工程师验证设计的正确性，并进行性能测试和优化。

电子测量还可以用于检测电路中的故障，方便故障排除和维修。

4.2 通信工程电子测量在通信工程中起着至关重要的作用。

它可以帮助工程师测试和监测信号的质量、传输效率和可靠性。

电子测量还可以用于调试和优化通信设备和系统。

4.3 自动化在自动化系统中，电子测量被广泛应用于监测和控制过程变量。

它可以帮助工程师实时获取传感器和执行器的数据，并进行有效的控制和调节，以实现自动化系统的稳定和优化。

5. 结论电子测量是现代科技不可或缺的一部分，它帮助我们了解和掌握电子设备和电路的性能。

通过使用常见的电子测量仪器，我们可以进行电路设计和测试，优化通信工程，实现自动化控制。

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。

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。

/rtsa 1 5实时频谱分析仪中的数字荧光技术基础知识2 /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/rtsa 3实时频谱分析仪中的数字荧光TM技术：革命性的信号发现工具发现 (信号故障，问题) 是描述、诊断、了解和解决随时间变化的信号相关问题的第一步。

随着越来越多的信道涌入有限可用带宽中，新应用采用无线传输，和RF 系统变成基于数字的系统，工程师需要更好的工具，找到和理解复杂的行为和相互的影响。