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頻譜分析是觀察和測量信號幅度和信號失真的一種快速方法,其顯示結果可以直觀反映出輸入信號的傅立葉變換的幅度。信號頻域分析的測量范圍極其寬廣,超過140dB,這使得頻譜分析儀成為適合現(xiàn)代通信和微波領域的多用途儀器。頻譜分析實質上是考察給定信號源,天線,或信號分配系統(tǒng)的幅度與頻率的關系,這種分析能給出有關信號的重要信息,如穩(wěn)定度,失真,幅度以及調制的類型和質量。利用這些信息,可以進行電路或系統(tǒng)的調試,以提率或驗證在所需要的信息發(fā)射和不需要的信號發(fā)射方面是否符合不斷涌現(xiàn)的各種規(guī)章條例。
現(xiàn)代頻譜分析儀已經(jīng)得到許多綜合利用,從研究開發(fā)到生產(chǎn)制造,到現(xiàn)場維護。新型頻譜分析儀已經(jīng)改名叫信號分析儀,已經(jīng)成為具有重要價值的實驗室儀器,能夠快速觀察大的頻譜寬度,然后迅速移近放大來觀察信號細節(jié)已受到的高度重視。在制造領域,測量速度結合通過計算機來存取數(shù)據(jù)的能力,可以快速,和重復地完成一些極其復雜的測量。
有兩種技術方法可完成信號頻域測量(統(tǒng)稱為頻譜分析)。
1.FFT分析儀用數(shù)值計算的方法處理一定時間周期的信號,可提供頻率;幅度和相位信息。這種儀器同樣能分析周期和非周期信號。FFT的特點是速度快;精度高,但其分析頻率帶寬受ADC采樣速率限制,適合分析窄帶寬信號。
2.掃頻式頻譜分析儀可分析穩(wěn)定和周期變化信號,可提供信號幅度和頻率信息,適合于寬頻帶快速掃描測試。
FFT分析儀能夠完成多通道濾波器式同樣的功能,但無需使用許多帶通濾波器,它使用數(shù)字信號處理來實現(xiàn)多個立濾波器相當?shù)墓δ堋母拍钌现v,F(xiàn)FT方法是簡單明確的:對信號進行數(shù)字化,再計算頻譜。實際上,為了使測量具有意義,還需要考慮很多因素。
FFT的實質是基帶變換,換句話說,F(xiàn)FT的頻率范圍總是從0Hz開始并延伸到某個頻率處。這對需要分析較窄頻帶(不是從直流開始)的測量情況可能是一個重大限制。例如,F(xiàn)FT分析儀具有取樣頻率,F(xiàn)FT的頻率范圍是0Hz到128KHz。若N=1024,則頻率分辨力將是,故不能分辨間隔小于250Hz的譜線。
提高頻率分辨力的一種方法是時間記錄中的取樣點數(shù)N,這也FFT輸出的節(jié)點數(shù)。不過,問題在于,這會增加FFT所要處理的數(shù)組長度,從而增加計算時間。FFT算法的計算時間往往限制了儀器的性能(比如屏幕刷新速度),所以增加FFT的長度往往是可取的。
另一種方法是使用數(shù)字下變頻器,對于帶限信號,進行數(shù)字下變頻,這樣等效降低了采樣速率,可以提高頻率分辨力。ADC的輸出與數(shù)字正弦波相乘,借助數(shù)字混頻使數(shù)字正弦波的頻率降低。

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

頻譜分析儀匹配因素
量測設備的輸入阻抗有時無法匹配待測件連接線特性阻抗,根據(jù)電磁
理論,阻抗匹配時,輸出功率且沒有其它不良的,而阻抗不匹
配,將造成信號反射,影響系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定與造成信號功率的損失。信號
在傳輸在線往返傳送將產(chǎn)生駐波及噪聲,進而影響接收端的信號質量與量
測值的準確性。量測設備輸入阻抗與待測件組抗不匹配之缺點可規(guī)納為:
A.信號反射,傳輸纜在線產(chǎn)生駐波。
B.噪聲。
C.降低信號輸出功率。
D.影響系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定。
E.影響量測值之準確度。

頻譜分析儀是對無線電信號進行測量的*手段,是從事電子產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、檢驗的常用工具。因此,應用十分廣泛,被稱為的射頻萬用表。
傳統(tǒng)產(chǎn)品
傳統(tǒng)的頻譜分析儀的前端電路是一定帶寬內(nèi)可調諧的接收機,輸入信號經(jīng)變頻器變頻后由低通濾器輸出,濾波輸出作為垂直分量,頻率作為水平分量,在示波器屏幕上繪出坐標圖,就是輸入信號的頻譜圖。由于變頻器可以達到很寬的頻率,例如30Hz-30GHz,與外部混頻器配合,可擴展到100GHz以上,頻譜分析儀是頻率覆蓋寬的測量儀器。無論測量連續(xù)信號或調制信號,頻譜分析儀都是很理想的測量工具。但是,傳統(tǒng)的頻譜分析儀也有明顯的缺點,它只能測量頻率的幅度,缺少相位信息,因此屬于標量儀器而不是矢量儀器。
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