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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,開機之前,必須將電源線插頭插入標準的三相插座中,千萬不要使用沒有保護地的電源線,以防止可能造成的人身傷害。
2、在對信號進行測量前,頻譜分析儀開機后應(yīng)預熱三十分鐘,當測試環(huán)境溫度改變35度時,頻譜分析儀應(yīng)重新進行校準。
3、任何頻譜分析儀在輸入端口都有一個允許輸入的全功率,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出。如果頻譜分析儀不允許信號中含有直流電壓,當測量帶有直流分量的信號時,應(yīng)外接一個恰當數(shù)值的電容器用于隔直流。
當對所測信號的性質(zhì)不太了解時,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,可以用它來先測一下信號電平;如果沒有功率計,則在信號電纜與頻譜儀的輸入端之間應(yīng)接上一個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。

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(shè)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(shè)置顯示屏顯示頻率寬度,可根據(jù)需要設(shè)置,本次設(shè)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(diào)節(jié)頻譜分析儀的參考電衰減比,按下該按鍵后旋轉(zhuǎn)白色的大旋鈕可以進行調(diào)節(jié),作用是將頻譜圖調(diào)整到合適的位置,不至于飛出屏幕。5、Mark(MAK):調(diào)出標記點,此時旋轉(zhuǎn)旋鈕可以查看頻譜圖中任意一點的相關(guān)數(shù)據(jù)。二、信號相關(guān)名詞解釋1、發(fā)射功率:
發(fā)射功率就是所使用的設(shè)備(手機、對講機、其他嵌入式設(shè)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(luò)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(nèi)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(zhì)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(jié)構(gòu)的儀器,用于信號失真度、調(diào)制度、譜純度、頻率穩(wěn)定度和交調(diào)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(jié)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(nèi)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(gòu)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(lǐng)域中都有一定的應(yīng)用。

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(shè)計、測量和生產(chǎn)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(diào)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(diào)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(zhuǎn)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)

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放,打開預放。預放開,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。
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)實際測試需求設(shè)rbw,在靈敏度和速度之間找到平衡點–既保證準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,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。
當掃寬小于fft的分析帶寬時,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,如果采用fft掃描模式,工作方式是對信號進行分段處理,段與段之間在時間上存在不連續(xù)性,則可能在信號采樣間隙時,丟失有用信號,頻譜分析就會存在失真。
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