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一、頻譜分析儀的使用入門
如下圖為所使用的頻譜分析儀面板外觀:
為了測量天線的發(fā)射功率,可按照圖中紅色標識的步驟進行。步驟與具體含義如下:
1、Frequency:設置頻率,按下該按鍵后,可在數(shù)字鍵盤輸入需要的頻率,數(shù)字鍵盤右邊一列為單位2、Span:設置顯示屏顯示頻率寬度,可根據(jù)需要設置,本次設置的50MHz3、Trace:該按鍵選擇保留顯示屏數(shù)據(jù)的方式,按下該案件后,可在藍色圈中選擇方式(類似于示波器中的“觸發(fā)方式”),由上往下第二個按鈕MaxHold表示保留發(fā)射功率4、Amplitude:調節(jié)頻譜分析儀的參考電衰減比,按下該按鍵后旋轉白色的大旋鈕可以進行調節(jié),作用是將頻譜圖調整到合適的位置,不至于飛出屏幕。5、Mark(MAK):調出標記點,此時旋轉旋鈕可以查看頻譜圖中任意一點的相關數(shù)據(jù)。二、信號相關名詞解釋1、發(fā)射功率:
發(fā)射功率就是所使用的設備(手機、對講機、其他嵌入式設備等)所發(fā)射出來給基地臺的信號強度。
無線電發(fā)射機輸出的射頻信號,通過饋線(電纜)輸送到天線,由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達接收地點后,由天線接收下來(僅僅接收很小很小一部分功率),并通過饋線送到無線電接收機。因此在無線網(wǎng)絡的工程中,計算發(fā)射裝置的發(fā)射功率與天線的輻射能力非常重要。
無線電波的發(fā)射功率是指在給定頻段范圍內的能量,通常有兩種衡量或測量標準:
1、功率(W):相對1瓦(Watts)的線性水準。例如,WiFi無線網(wǎng)卡的發(fā)射功率通常為0.036W,或者說36mW。
2、增益(dBm):相對1毫瓦(milliwatt)的比例水準。例如,WiFi無線網(wǎng)卡的發(fā)射增益為15.56dBm。
2、增益:
(1)dBm:功率
公式:10lg功率P1mW
eg1:1mW發(fā)射功率用dBm表示:發(fā)射功率為:10lg(功率值/1mW)=10lg(1mW/1mW)=0dBm
eg2:2mW發(fā)射功率用dBm表示:發(fā)射功率為:10lg(功率值/1mW)=10lg(2mW/1mW)=10lg2=3dBm
(2)dB:相對功率
dB是一個表征相對值的值,當考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時,按下面計算公式:
公式:10lg甲功率乙功率
eg1、甲的功率是乙的功率的2倍,則用公式計算為:10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB,描述為甲比乙功率大了3dB。
3、信噪比(SNR):
信噪比SNR=信號功率噪聲功率
4、Rssi:
RSSI:ReceivedSignalStrengthIndication接收的信號強度指示,無線發(fā)送層的可選部分,用來判定鏈接質量,以及是否廣播發(fā)送強度
頻譜分析儀是研究電信號頻譜結構的儀器,用于信號失真度、調制度、譜純度、頻率穩(wěn)定度和交調失真等信號參數(shù)的測量,可用以測量放大器和濾波器等電路系統(tǒng)的某些參數(shù),是一種多用途的電子測量儀器。
它又可稱為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等。
現(xiàn)代頻譜分析儀能以模擬方式或數(shù)字方式顯示分析結果,能分析1赫以下的甚低頻到亞毫米波段的全部無線電頻段的電信號。
儀器內部若采用數(shù)字電路和微處理器,具有存儲和運算功能;配置標準接口,就容易構成自動測試系統(tǒng)。
頻譜儀是一種常用的,主要針對于射頻和微波信號進行檢測,在多個領域中都有一定的應用。

FSU3頻譜分析儀優(yōu)異的射頻性能一直是羅德與施瓦茨頻譜儀的主要特點。R&SFSU繼續(xù)保持這個傳統(tǒng),提供了如下的射頻性能:
FSU3頻譜分析儀射頻性能:
FSU3頻譜分析儀到3.6GHz的總電平不確定度為0.3dB
FSU3頻譜分析儀到-70dB時的線形度誤差小于0.1dB
FSU3頻譜分析儀電平精度:
FSU3頻譜分析儀顯示平均本地噪聲:-158 dBm(歸一化到1 Hz),無預放
FSU3頻譜分析儀單邊帶相位噪聲typ. -123 dBc/Hz @ 10 kHz 偏移, 中心頻率640 MHz
FSU3頻譜分析儀單邊帶相位噪聲typ. -160 dBc/Hz @ 10 MHz 偏移, 中心頻率640 MHz
FSU3頻譜分析儀三階互調截斷點(TOI):典型值+25 dBm
1dB壓縮點:+13dBm
WCDMA鄰信道泄漏功率(ACLR)動態(tài)范圍為.5 dB,打開噪聲修正之后可達84 dB
IQ下變頻器:
FSU3頻譜分析儀中頻A/D轉換的精度為14bit,采樣率32MHz(中頻頻率為20.4MHz)
IQ存儲器容量為2x512 k采樣點

頻譜分析儀的工作原理
頻譜分析儀架構猶如時域用途的示波器,面板上布建許多功能控制按鍵,作為系統(tǒng)功能之調整與控制,實時頻譜分析儀(Real-Time Spectrum Analyzer)與掃瞄調諧頻譜分析儀(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。實時頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅,其工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應的濾波器與檢知器(Detector),再經由同步的多任務掃瞄器將信號傳送到CRT 屏幕上,其優(yōu)點是能顯示周期性雜散波(PeriodicRandom Waves)的瞬間反應,其缺點是價昂且性能受限于頻寬范圍、濾波器的數(shù)目與的多任務交換時間(Switching Time)。
常用的頻譜分析儀是掃瞄調諧頻譜分析儀,可調變的本地振蕩器經與CRT 同步的掃瞄產生器產生隨時間作線性變化的振蕩頻率,經混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號(IF)再放大、濾波與檢波傳送到CRT 的垂直方向板,因此在CRT 的縱軸顯示信號振幅與頻率的對應關系,信號流程架構如圖1.3 所示。
影響信號反應的重要部份為濾波器頻寬,濾波器之特性為高斯濾波器(Gaussian-Shaped Filter),影響的功能就是量測時常見到的解析頻寬(RBW,Resolution Bandwidth)。RBW 代表兩個不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來的頻寬差異,兩個不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW,此時該兩信號將重疊,難以分辨,較低的RBW 固然有助于不同頻率信號的分辨與量測,低的RBW 將濾除較高頻率的信號成份,導致信號顯示時產生失真,失真值與設定的RBW 密切相關,較高的RBW 固然有助于寬帶帶信號的偵測,將增加噪聲底層值(Noise Floor),降低量測靈敏度,對于偵測低強度的信號易產生阻礙,因此適當?shù)腞BW 寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
另外的視頻頻寬(VBW,Video Bandwidth)代表單一信號顯示在屏幕所需的頻寬。如前所說明,量測信號時,視頻頻寬過與不及均非適宜,都將造成量測的困擾,如何調整必須加以了解。通常RBW 的頻寬大于等于VBW,調整RBW 而信號振幅并無產生明顯的變化,此時之RBW 頻寬即可加以采用。量測RF 視頻載波時,信號經設備內部的混波器降頻后再加以放大、濾波(RBW 決定)及檢波顯示等流程,若掃描太快,RBW 濾波器將無法完全充電到信號的振幅峰值,因此必須維持足夠的掃描時間,而RBW 的寬度與掃描時間呈互動關系,RBW 較大,掃描時間也較快,反之亦然,RBW 適當寬度的選擇因而顯現(xiàn)其重要性。較寬的RBW 較能充分地反應輸入信號的波形與振幅,但較低的RBW 將能區(qū)別不同頻率的信號。例如使用于6MHz 頻寬視訊頻道的量測,經驗得知,RBW 為300kHz 與3MHz 時,載波振幅峰值并不產生顯著變化,量測6MHz的視頻信號通常選用300kHz 的RBW 以降低噪聲。天線信號量測時,頻譜分析儀的展頻(Span)使用100MHz,獲得較寬廣的信號頻譜需求,RBW使用3MHz。這些的量測參數(shù)并非一成不變,將會依現(xiàn)場狀況及過去量測的經驗加以調整。

R&S FSU26 頻譜分析儀
R&SFSU系列頻譜儀是動態(tài)范圍、相位噪聲、電平精度和分辨率帶寬等頻譜儀指標的,所有這些指標也是用戶設計、測量和生產下一代無線通訊元件的重要**。
平均本地噪聲:-158 dBm(歸一化到1 Hz) 相位噪聲:-123 dBc (1 Hz) 在10 kHz偏移處三階互調截斷點(TOI):典型值+25 dBm 分辨率帶寬:1 Hz 到50MHz
極高的測量速度支持時域模式的快速鄰信道功率(ACP)測量每秒能進行70次測量(包括通過GPIB總線傳輸數(shù)據(jù)的時間),無可匹敵的測量功能標準配置即可提供TOI, MC ACP(R), OBW,CCDF, APD等測量功能選件可以支持:-GSM / EDGE -Bluetooth? - WCDMA / HSDPA / TD-SCDMA - CDMA2000? / 1xEV-DV/1xEV-DO.優(yōu)異的射頻性能一直是羅德與施瓦茨頻譜儀的主要特點。R&SFSU繼續(xù)保持這個傳統(tǒng),提供了如下的射頻性能:
FSU26頻譜分析儀頻率范圍:
FSU26 20 Hz to26.5 GHz
FSU26頻譜分析儀射頻性能:
到3.6GHz的總電平不確定度為0.3dB
到-70dB時的線形度誤差小于0.1dB
FSU26頻譜分析儀電平精度:
顯示平均本地噪聲:-158 dBm(歸一化到1 Hz),無預放
單邊帶相位噪聲typ. -123 dBc/Hz @ 10 kHz 偏移, 中心頻率640 MHz
單邊帶相位噪聲typ. -160 dBc/Hz @ 10 MHz 偏移, 中心頻率640 MHz
三階互調截斷點(TOI):典型值+25 dBm
1dB壓縮點:+13dBm
WCDMA鄰信道泄漏功率(ACLR)動態(tài)范圍為.5 dB,打開噪聲修正之后可達84 dB
FSU26頻譜分析儀IQ下變頻器:
中頻A/D轉換的精度為14bit,采樣率32MHz(中頻頻率為20.4MHz)
IQ存儲器容量為2x512 k采樣點
FSU26頻譜分析儀速度:
頻域掃描時間小為2.5ms
時域掃描時間小為1 ?s
每秒能進行70次測量(包括通過GPIB總線傳輸軌跡數(shù)據(jù)的時間)
遠程控制模式可以支持列表掃描(listmode),進一步減少測量時間
射頻性能:
DANL 測量的典型值為 -158 dBm (1Hz)(無預放)
單邊帶相位噪聲典型值 - 133 dBc (1Hz) @ 10 kHz 偏離,載波640 MHz
相位噪聲典型值 - 160 dBc/Hz @ 10 MHz 偏離,載波 640 MHz
三階截止點典型值 25 dBm
1dB壓縮點典型值 13 dBm
WCDMA ACLR 動態(tài)范圍為 .5 dB / 84 dB(采用噪聲校正)
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