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頻譜分析儀儀器特性
分析頻譜分析儀的訊息處理過程
在量測高頻信號時，外差式的頻譜分析儀混波以后的中頻因放大之故，能得到較高的靈敏度，且改變中頻濾波器的頻帶寬度，能容易地改變頻率的分辨率，但由于超外差式的頻譜分析儀是在頻帶內(nèi)掃瞄之故，因此，除非使掃瞄時間趨近于零，無法得到輸入信號的實時（Real Time）反應，故欲得到與實時分析儀的性能一樣的超外差式頻譜分析儀，其掃瞄速度要非常之快，若用比中頻濾波器之時間常數(shù)小的掃瞄時間來掃瞄的話，則無法得到信號正確的振幅，因此欲提高頻譜分析儀之頻率分辨率，且要能得到準確之響應，要有適當?shù)膾呙樗俣?。由以上之敘述，可以得知超外差式頻譜分析儀無法分析瞬時信號（TransientSignal）或脈沖信號（Impulse Signal）的頻譜，而其主要應用則在測試周期性的信號及其它雜散信號（Random Signal）的頻譜。頻譜分析儀系統(tǒng)內(nèi)部及面板顯示的特性，詳如附錄一的說明，對該內(nèi)容的了解將有助于頻譜分析儀的操作使用。一般本地振蕩器輸出信號的頻率均高于中頻信號的頻率，本地振蕩器輸出信號的頻率可被調(diào)整在諧波之頻率，亦即?IN=n??LO±?I F n=1,2,3.......⑵
由式⑵得知，頻譜分析儀的信號量測范圍，無形中己被拓寬，低于或高于本地振蕩器或其它諧波頻率的輸入信號，均能被混波產(chǎn)生中頻。延伸輸入信號頻率的混波原理，其中縱軸代表輸入信號（?IN），橫軸代表本地振蕩頻率（?LO），圖中的正負整數(shù)代表公式⑵中頻放大器對應的正負號。
可體會頻譜分析儀利用本地振蕩的諧波信號延伸輸入信號頻率的工作原理。然而可能對應多個輸入信號頻率，為消除此一現(xiàn)象，在衰減器前面加入頻率預選器（Preselector），用來提升頻譜分析儀的范圍，同時使輸出的結(jié)果能去除其它不必要的頻率而真正反應輸入信號的頻率。
圖1.4：利用本地振蕩之諧波信號拓展信號頻率的原理
由以上得知超外差或頻譜分析儀無法分析瞬時信號（TransientSignal）或脈沖信號（Impulse Signal）的頻譜，而其主要應用則在測試周期性的信號及其它隨機信號（Random Signal）的頻譜。

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(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，在多個領域中都有一定的應用。

頻譜分析儀使用
圖示測試儀
什么是頻譜分析儀在頻域內(nèi)分析信號的圖示測試儀。以圖形方式顯示信號幅度按頻率的分布，即X軸表示頻率，Y軸表示信號幅度。
原理
用窄帶帶通濾波器對信號進行選通。
主要功能
顯示被測信號的頻譜、幅度、頻率。可以全景顯示，也可以選定帶寬測試。
測量機制
1．把被測信號與儀器內(nèi)的基準頻率、基準電平進行對比。因為許多測量的本質(zhì)都是電平測試，如載波電平、A/V、頻響、C/N、CSO、CTB、HM、CM以及數(shù)字頻道平均功率等。
2．波形分析：通過107選件和相應的分析軟件，對電視的行波形進行分析，從而測試視頻指標。如DG、DP、CLDI、調(diào)制深度、頻偏等。

頻譜分析儀具有寬頻帶、高分辨率、高靈敏度、大動態(tài)范圍、高精度、低相噪、快速測量等特點，采用了全數(shù)字中頻處理、全自動頻譜識別與實時校準、寬帶微波毫米波集成等多項創(chuàng)新技術，性能優(yōu)異，環(huán)境適應性強。由于采用了模塊化、標準化的設計思想，一方面使可生產(chǎn)性、可調(diào)試性、可維修性以及可靠性有較大幅度提高，另一方面增強了各個功能模塊的互換性，通過軟硬件功能模塊的組合，可形成系列化產(chǎn)品，并且便于后續(xù)功能升級和擴展。
可對調(diào)制信號、諧波失真、三階交調(diào)、激勵響應、脈沖射頻信號、相位噪聲等多種類型的信號進行頻率、功率、帶寬、調(diào)制等參數(shù)測量分析。可應用于通信、、導航、頻譜管理、信號監(jiān)測、信息安全等測試領域，可用于電子元器件、部件和設備的科研、生產(chǎn)、測試、試驗以及計量等。
頻譜分析儀全面采用正向設計，擁有完全自主產(chǎn)權，多項關鍵技術均屬國內(nèi)首創(chuàng)，是41所推出的全新一代高性能微波毫米波頻譜分析儀，也是當前國產(chǎn)較高性能的頻譜分析儀，綜合性能達到目前國際水平。
主要特點：
◆高性能
?載波1GHz頻偏1kHz時，-108dBc/Hz的典型相噪
?頻率計數(shù)分辨率可達0.001Hz
?可達-152dBm的典型顯示平均噪聲電平
?+7dBm的典型1dB增益壓縮
?+17dBm的典型TOI
?全數(shù)字中頻設計，減小了中頻誤差
◆靈活性
?可以使用數(shù)字分辨率帶寬濾波器的連續(xù)掃頻測量或使用FFT兩種方式進行測量，可靈活優(yōu)化測量速度和靈敏度
?160檔數(shù)字分辨率帶寬設置，可實現(xiàn)掃寬和分辨率帶寬的**組合，優(yōu)化測量結(jié)果
?2dB步進衰減器，優(yōu)化失真測量動態(tài)范圍
?提供中頻、視頻、掃描、觸發(fā)等多種輸出接口，方便用戶后續(xù)分析
?采用嵌入式計算機及多任務操作系統(tǒng)，方便對測量結(jié)果的存儲、打印及數(shù)據(jù)共享
?支持GPIB、USB、LAN、串口等功能接口，方便組建自動測試系統(tǒng)
?系列化產(chǎn)品、多種選件配置方式，可滿足不同用戶的需求
◆人機界面
?中、英文雙語操作界面，內(nèi)嵌使用說明和聯(lián)機幫助信息
?8.4英寸高亮度、高分辨率液晶顯示器，170度視角
◆適應性
?采用自動校準技術，環(huán)境適應能力強
?電源能夠自動適應110V/220V兩種電網(wǎng)體系
極低的顯示平均噪聲電平
集成化微波部件設計以及數(shù)字中頻技術的應用，使4036擁有強大的測試微弱信號的能力。
■-152dBm的典型平均噪聲電平，1GHz。選通前置放大器優(yōu)于-160dBm。
■-155dBm的典型平均噪聲電平，5GHz。
■-134dBm的典型平均噪聲電平，40GHz。
大動態(tài)范圍
全新的電路設計，采用三階截獲點(TOI)高的器件，優(yōu)異的顯示平均噪聲電平，小2dB步進的衰減器設置，內(nèi)置可選低噪聲前置放大器，160檔的分辨率帶寬精細設置(10%步進)，保證4036具有業(yè)內(nèi)寬可用動態(tài)范圍進行精細調(diào)諧測量。
■2dB步進衰減器，優(yōu)化失真測量動態(tài)范圍
■+17dBm的典型TOI
優(yōu)異的相位噪聲
采用低相噪合成本振技術，相位噪聲比以往403X系列改善了近10dB。
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