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频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器,用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量,可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数,是一种多用途的电子测量仪器。它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果,能分析1赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。仪器内部若采用数字电路和微处理器,具有存储和运算功能;配置标准接口,就*构成自动测试系统。
频谱分析系统主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。频谱分析仪依信号处理方式的不同,一般有两种类型;即时频谱分析仪(Real-Time Spectrum Analyzer)与扫描调谐频谱分析仪(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer).即时频率分析仪的功能为在同一瞬间显示频域的信号振幅,其工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器(Detector),再经由同步的多工扫描器将信号传送到CRT或液晶等显示仪器上进行显示,其优点是能显示周期性杂散波(Periodic Random Waves)的瞬间反应,其缺点是价昂且性能受限于频宽范围,滤波器的数目与的多工交换时间(Switching Time).常用的频谱分析仪是扫描调谐频谱分析仪,其基本结构类似**外差式,工作原理是输入信号经衰减器直接外加到混波器,可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫描产生器产生随时间作线性变化的振荡频率,经混波器与输入信号混波降频后的中频信号(IF)再放大,滤波与检波传送到CRT的垂直方向板,因此在CRT的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系。较低的RBW固然有助於不同频率信号的分辨与量测,低的RBW将滤除较高频率的信号成份,导致信号显示时产生失真,失真值与设定的RBW密切相关,较高的RBW固然有助於宽频带信号的侦测,将增加杂讯底层值(Noise Floor),降低量测灵敏度,对於侦测低强度的信号易产生阻碍,因此适当的RBW宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。
一般维修者不使用,一是他的价格较高,二是操作较为复杂。需要配合信号发生器。但使用起来很方便的可以查找故障。

频谱分析仪使用
图示测试仪
什么是频谱分析仪在频域内分析信号的图示测试仪。以图形方式显示信号幅度按频率的分布,即X轴表示频率,Y轴表示信号幅度。
原理
用窄带带通滤波器对信号进行选通。
主要功能
显示被测信号的频谱、幅度、频率。可以全景显示,也可以选定带宽测试。
测量机制
1.把被测信号与仪器内的基准频率、基准电平进行对比。因为许多测量的本质都是电平测试,如载波电平、A/V、频响、C/N、CSO、CTB、HM、CM以及数字频道平均功率等。
2.波形分析:通过107选件和相应的分析软件,对电视的行波形进行分析,从而测试视频指标。如DG、DP、CLDI、调制深度、频偏等。

基于快速傅里叶变换(FFT)的现代频谱分析仪,通过傅里叶运算将被测信号分解成分立的频率分量,达到与传统频谱分析仪同样的结果。这种新型的频谱分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对输入信号取样,再经FFT处理后获得频谱分布图。
在这种频谱分析仪中,为获得良好的仪器线性度和高分辨率,对信号进行数据采集时 ADC的取样率少等于输入信号频率的两倍,亦即频率上限是100MHz的实时频谱分析仪需要ADC有200MS/S的取样率。
半导体工艺水平可制成分辨率8位和取样率4GS/S的ADC或者分辨率12位和取样率800MS/S的ADC,亦即,原理上仪器可达到2GHz的带宽,为了扩展频率上限,可在ADC前端增加下变频器,本振采用数字调谐振荡器。这种混合式的频谱分析仪可扩展到几GHz以下的频段使用。
FFT的性能用取样点数和取样率来表征,例如用100KS/S的取样率对输入信号取样1024点,则输入频率是50KHz和分辨率是50Hz。如果取样点数为2048点,则分辨率提高到25Hz。由此可知,输人频率取决于取样率,分辨率取决于取样点数。FFT运算时间与取样,点数成对数关系,频谱分析仪需要高频率、高分辨率和高速运算时,要选用高速的FFT硬件,或者相应的数字信号处理器(DSP)芯片。例如,10MHz输入频率的1024点的运算时间80μs,而10KHz的1024点的运算时间变为ms,1KHz的1024点的运算时间增加至640ms。当运算时间**过200ms时,屏幕的反应变慢,不适于眼睛的观察,补救办法是减少取样点数,使运算时间降低至200ms以下。

频谱分析仪具有宽频带、高分辨率、高灵敏度、大动态范围、高精度、低相噪、快速测量等特点,采用了全数字中频处理、全自动频谱识别与实时校准、宽带微波毫米波集成等多项创新技术,性能优异,环境适应性强。由于采用了模块化、标准化的设计思想,一方面使可生产性、可调试性、可维修性以及可靠性有较大幅度提高,另一方面增强了各个功能模块的互换性,通过软硬件功能模块的组合,可形成系列化产品,并且便于后续功能升级和扩展。
可对调制信号、谐波失真、三阶交调、激励响应、脉冲射频信号、相位噪声等多种类型的信号进行频率、功率、带宽、调制等参数测量分析。可应用于通信、、导航、频谱管理、信号监测、信息安全等测试领域,可用于电子元器件、部件和设备的科研、生产、测试、试验以及计量等。
频谱分析仪全面采用正向设计,拥有完全自主产权,多项关键技术均属国内**,是41所推出的全新一代高性能微波毫米波频谱分析仪,也是当前国产较高性能的频谱分析仪,综合性能达到目前国际水平。
主要特点:
◆高性能
•载波1GHz频偏1kHz时,-108dBc/Hz的典型相噪
•频率计数分辨率可达0.001Hz
•可达-152dBm的典型显示平均噪声电平
•+7dBm的典型1dB增益压缩
•+17dBm的典型TOI
•全数字中频设计,减小了中频误差
◆灵活性
•可以使用数字分辨率带宽滤波器的连续扫频测量或使用FFT两种方式进行测量,可灵活优化测量速度和灵敏度
•160档数字分辨率带宽设置,可实现扫宽和分辨率带宽的**组合,优化测量结果
•2dB步进衰减器,优化失真测量动态范围
•提供中频、视频、扫描、触发等多种输出接口,方便用户后续分析
•采用嵌入式计算机及多任务操作系统,方便对测量结果的存储、打印及数据共享
•支持GPIB、USB、LAN、串口等功能接口,方便组建自动测试系统
•系列化产品、多种选件配置方式,可满足不同用户的需求
◆人机界面
•中、英文双语操作界面,内嵌使用说明和联机帮助信息
•8.4英寸高亮度、高分辨率液晶显示器,170度视角
◆适应性
•采用自动校准技术,环境适应能力强
•电源能够自动适应110V/220V两种电网体系
较低的显示平均噪声电平
集成化微波部件设计以及数字中频技术的应用,使4036拥有强大的测试微弱信号的能力。
■-152dBm的典型平均噪声电平,1GHz。选通前置放大器优于-160dBm。
■-155dBm的典型平均噪声电平,5GHz。
■-134dBm的典型平均噪声电平,40GHz。
大动态范围
全新的电路设计,采用三阶截获点(TOI)高的器件,优异的显示平均噪声电平,小2dB步进的衰减器设置,内置可选低噪声前置放大器,160档的分辨率带宽精细设置(10%步进),保证4036具有业内宽可用动态范围进行精细调谐测量。
■2dB步进衰减器,优化失真测量动态范围
■+17dBm的典型TOI
优异的相位噪声
采用低相噪合成本振技术,相位噪声比以往403X系列改善了近10dB。
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