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分析時(shí)間
完成一次頻譜分析所需的時(shí)間,它與分析譜寬和分辨力有密切關(guān)系。對于實(shí)時(shí)式頻譜分析儀,分析時(shí)間不能小于其窄分辨帶寬的倒數(shù)。
掃頻速度:分析譜寬與分析時(shí)間之比,也就是掃頻的本振頻率變化速率。
靈敏度
頻譜分析儀顯示微弱信號的能力,受頻譜儀內(nèi)部噪聲的限制,通常要求靈敏度越高越好。范圍指在顯示器上可同時(shí)觀測的信號與弱信號之比。現(xiàn)代頻譜分析儀的范圍可達(dá)80分貝。
顯示方式
頻譜分析儀顯示的幅度與輸入信號幅度之間的關(guān)系。通常有線性顯示、平方律顯示和對數(shù)顯示三種方式。
假響應(yīng)
顯示器上出現(xiàn)不應(yīng)有的譜線。這對超外差系統(tǒng)是不可避免的,應(yīng)設(shè)法抑止到小,現(xiàn)代頻譜分析儀可做到小于-90分貝毫瓦。

頻譜分析儀的工作原理
頻譜分析儀架構(gòu)猶如時(shí)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(diào)整與控制,實(shí)時(shí)頻譜分析儀(Real-Time Spectrum Analyzer)與掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。實(shí)時(shí)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(yīng)的濾波器與檢知器(Detector),再經(jīng)由同步的多任務(wù)掃瞄器將信號傳送到CRT 屏幕上,其優(yōu)點(diǎn)是能顯示周期性雜散波(PeriodicRandom Waves)的瞬間反應(yīng),其缺點(diǎn)是價(jià)昂且性能受限于頻寬范圍、濾波器的數(shù)目與的多任務(wù)交換時(shí)間(Switching Time)。
常用的頻譜分析儀是掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀,可調(diào)變的本地振蕩器經(jīng)與CRT 同步的掃瞄產(chǎn)生器產(chǎn)生隨時(shí)間作線性變化的振蕩頻率,經(jīng)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(yīng)關(guān)系,信號流程架構(gòu)如圖1.3 所示。
影響信號反應(yīng)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(shí)常見到的解析頻寬(RBW,Resolution Bandwidth)。RBW 代表兩個(gè)不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來的頻寬差異,兩個(gè)不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW,此時(shí)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(dǎo)致信號顯示時(shí)產(chǎn)生失真,失真值與設(shè)定的RBW 密切相關(guān),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(qiáng)度的信號易產(chǎn)生阻礙,因此適當(dāng)?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(shí),視頻頻寬過與不及均非適宜,都將造成量測的困擾,如何調(diào)整必須加以了解。通常RBW 的頻寬大于等于VBW,調(diào)整RBW 而信號振幅并無產(chǎn)生明顯的變化,此時(shí)之RBW 頻寬即可加以采用。量測RF 視頻載波時(shí),信號經(jīng)設(shè)備內(nèi)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(shí)間,而RBW 的寬度與掃描時(shí)間呈互動(dòng)關(guān)系,RBW 較大,掃描時(shí)間也較快,反之亦然,RBW 適當(dāng)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(yīng)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(jīng)驗(yàn)得知,RBW 為300kHz 與3MHz 時(shí),載波振幅峰值并不產(chǎn)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(shí),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(jīng)驗(yàn)加以調(diào)整。

頻譜分析儀
是一種比較貴重的綜合性儀器,一旦損壞,相應(yīng)的維修費(fèi)用比較高,且維修周期比較長,因此正確使用非常重要。
1、對于來說電源是非常重要的,在給頻譜分析儀加電之前,一定要確保電源接確,保證地線可靠接地。頻譜分析儀配置的是三芯電源線,開機(jī)之前,必須將電源線插頭插入標(biāo)準(zhǔn)的三相插座中,千萬不要使用沒有保護(hù)地的電源線,以防止可能造成的人身傷害。
2、在對信號進(jìn)行測量前,頻譜分析儀開機(jī)后應(yīng)預(yù)熱三十分鐘,當(dāng)測試環(huán)境溫度改變35度時(shí),頻譜分析儀應(yīng)重新進(jìn)行校準(zhǔn)。
3、任何頻譜分析儀在輸入端口都有一個(gè)允許輸入的全功率,稱為輸入電平。如國產(chǎn)多功能頻譜分析儀4032要求連續(xù)波輸入信號的功率不能超過+30dBmW(1W),且不允許直流輸入。若輸入信號值超出了頻譜分析儀所允許的輸入電平值,則會造成儀器損壞;對于不允許直流輸入的頻譜分析儀,若輸入信號中含有直流成份,則也會對頻譜分析儀造成損傷。
一般的輸入電平值通常在前面板靠近輸入連接口的地方標(biāo)出。如果頻譜分析儀不允許信號中含有直流電壓,當(dāng)測量帶有直流分量的信號時(shí),應(yīng)外接一個(gè)恰當(dāng)數(shù)值的電容器用于隔直流。
當(dāng)對所測信號的性質(zhì)不太了解時(shí),我們可采用以下的辦法來保證頻譜分析儀的安全使用:如果有RF功率計(jì),可以用它來先測一下信號電平;如果沒有功率計(jì),則在信號電纜與頻譜儀的輸入端之間應(yīng)接上一個(gè)一定量值的外部衰減器,頻譜分析儀應(yīng)選擇的射頻衰減和可能的基準(zhǔn)電平,并且使用寬的頻率掃寬(SPAN),保證可能偏出屏幕的信號可以清晰看見。我們也可以使用示波器、電壓表等儀器來檢查DC及AC信號電平。

問區(qū)
怎樣設(shè)置才能獲得頻譜儀佳的靈敏度,以方便觀測小信號?
首先根據(jù)被測小信號的大小設(shè)置相應(yīng)的中心頻率、掃寬(span)以及參考電平;然后在頻譜分析儀沒有出現(xiàn)過載提示的情況下逐步降低衰減值。
如果此時(shí)被測小信號的信噪比小于15db,就逐步減小rbw,rbw越小,頻譜分析儀的底噪越低,靈敏度就越高。
如果頻譜分析儀有預(yù)放,打開預(yù)放。預(yù)放開,可以提高頻譜分析儀的噪聲系數(shù),從而提高了靈敏度。對于信噪比不高的小信號,可以減少vbw或者采用軌跡平均,平滑噪聲,減小波動(dòng)。
需要注意的是,頻譜儀測量結(jié)果是外部輸入信號和頻譜分析儀內(nèi)部噪聲之和,要使測量結(jié)果準(zhǔn)確,通常要求信噪比大于20db。
分辨率帶寬(rbw)越小越好嗎?
rbw越小,頻譜分析儀靈敏度就越好,但是,掃描速度會變慢。好根據(jù)實(shí)際測試需求設(shè)rbw,在靈敏度和速度之間找到平衡點(diǎn)–既保證準(zhǔn)確測量信號又可以得到快速的測量速度。
平均檢波方式(averagetype)如何選擇:power?logpower?voltage?
logpower對數(shù)功率平均:又稱videoaveraging,這種平均方式具有低的底噪,適合于低電平連續(xù)波信號測試。
但對”類噪聲“信號會有一定的誤差,比如寬帶調(diào)制信號w-cdma等。
功率平均:又稱rms平均,這種平均方式適合于“類噪聲”信號(如:cdma)總功率測量。
電壓平均:這種平均方式適合于觀測調(diào)幅信號或者脈沖調(diào)制信號的上升和下降時(shí)間測量。
掃描模式的選擇:sweep還是fft?
現(xiàn)代頻譜儀的掃描模式通常都具有sweep模式和fft模式。通常在比較窄的rbw設(shè)置時(shí),fft比sweep更具有速度優(yōu)勢,但在較寬rbw的條件下,sweep模式更快。
當(dāng)掃寬小于fft的分析帶寬時(shí),fft模式可以測量瞬態(tài)信號;在掃寬超出頻譜分析儀的fft分析帶寬時(shí),如果采用fft掃描模式,工作方式是對信號進(jìn)行分段處理,段與段之間在時(shí)間上存在不連續(xù)性,則可能在信號采樣間隙時(shí),丟失有用信號,頻譜分析就會存在失真。
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