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频谱分析仪分类
频谱分析仪分为实时分析式和扫频式两类。前者能在被测信号发生的实际时间内取得所需要的全部频谱信息并进行分析和显示分析结果;后者需通过多次取样过程来完成重复信息分析。实时式频谱分析仪主要用于非重复性、持续期很短的信号分析。非实时式频谱分析仪主要用于从声频直到亚毫米波段的某一段连续射频信号和周期信号的分析。
扫频式频谱分析仪
它是具有显示装置的扫频**外差接收机,主要用于连续信号和周期信号的频谱分析。它工作于声频直至亚毫米的波频段,只显示信号的幅度而不显示信号的相位。它的工作原理是:本地振荡器采用扫频振荡器,它的输出信号与被测信号中的各个频率分量在混频器内依次进行差频变换,所产生的中频信号通过窄带滤波器后再经放大和检波,加到视频放大器作示波管的垂直偏转信号,使屏幕上的垂直显示正比于各频率分量的幅值。本地振荡器的扫频由锯齿波扫描发生器所产生的锯齿电压控制,锯齿波电压同时还用作示波管的水平扫描,从而使屏幕上的水平显示正比于频率。
用扫频振荡器作为**外差接收机的本机振荡器,当选择开关S置于1,锯齿波扫描电压对本机振荡器I进行扫频,输入信号中的各个频率分量在混频器中与本机扫频信号进行差频,它们依次落入中放窄带滤波器的通带内,被滤波器选出,经二次变频、检波、放大后,加到示波管的垂直偏转系统,使屏幕上的垂直显示正比于各个频率分量的振幅。扫描电压同时加到示波管的水平偏转系统,从而使频幕的X坐标变成频率坐标,并在屏幕上显示出被分析的输入信号频谱图。上述工作方式在本机振荡器I上进行扫频,称“扫前式”工作模式,具有很宽的分析频带。当S置于2时,也可在本机振荡器Ⅱ上进行扫频,称“扫中频式”工作模式,这时可进行窄带频谱分析。
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问区
怎样设置才能获得频谱仪佳的灵敏度,以方便观测小信号?
首先根据被测小信号的大小设置相应的中心频率、扫宽(span)以及参考电平;然后在频谱分析仪没有出现过载提示的情况下逐步降低衰减值。
如果此时被测小信号的信噪比小于15db,就逐步减小rbw,rbw越小,频谱分析仪的底噪越低,灵敏度就越高。
如果频谱分析仪有预放,打开预放。预放开,可以提高频谱分析仪的噪声系数,从而提高了灵敏度。对于信噪比不高的小信号,可以减少vbw或者采用轨迹平均,平滑噪声,减小波动。
需要注意的是,频谱仪测量结果是外部输入信号和频谱分析仪内部噪声之和,要使测量结果准确,通常要求信噪比大于20db。
分辨率带宽(rbw)越小越好吗?
rbw越小,频谱分析仪灵敏度就越好,但是,扫描速度会变慢。好根据实际测试需求设rbw,在灵敏度和速度之间找到平衡点–既保证准确测量信号又可以得到快速的测量速度。
平均检波方式(averagetype)如何选择:power?logpower?voltage?
logpower对数功率平均:又称videoaveraging,这种平均方式具有低的底噪,适合于低电平连续波信号测试。
但对”类噪声“信号会有一定的误差,比如宽带调制信号w-cdma等。
功率平均:又称rms平均,这种平均方式适合于“类噪声”信号(如:cdma)总功率测量。
电压平均:这种平均方式适合于观测调幅信号或者脉冲调制信号的上升和下降时间测量。
扫描模式的选择:sweep还是fft?
现代频谱仪的扫描模式通常都具有sweep模式和fft模式。通常在比较窄的rbw设置时,fft比sweep更具有速度优势,但在较宽rbw的条件下,sweep模式更快。
当扫宽小于fft的分析带宽时,fft模式可以测量瞬态信号;在扫宽**出频谱分析仪的fft分析带宽时,如果采用fft扫描模式,工作方式是对信号进行分段处理,段与段之间在时间上存在不连续性,则可能在信号采样间隙时,丢失有用信号,频谱分析就会存在失真。
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频谱分析仪的主要技术指标有频率范围、分辨率、分析谱宽、分析时间、扫频速度、灵敏度、显示方式和假响应。
频率范围
进行正常工作的频率区间。现代频谱仪的频率范围能从低于1赫直至300吉赫。
分辨力
在显示器上能够区分邻近的两条谱线之间频率间隔的能力,是频谱分析仪重要的技术指标。分辨力与滤波器型式、波形因数、带宽、本振稳定度、剩余调频和边带噪声等因素有关,扫频式频谱分析仪的分辨力还与扫描速度有关。分辨带宽越窄越好。现代频谱仪在高频段分辨力为10~100赫。
分析谱宽
又称频率跨度。频谱分析仪在一次测量分析中能显示的频率范围,可等于或小于仪器的频率范围,通常是可调的。
分析时间
完成一次频谱分析所需的时间,它与分析谱宽和分辨力有密切关系。对于实时式频谱分析仪,分析时间不能小于其窄分辨带宽的倒数。
扫频速度:分析谱宽与分析时间之比,也就是扫频的本振频率变化速率。
灵敏度
显示微弱信号的能力,受频谱仪内部噪声的限制,通常要求灵敏度越高越好。动态范围指在显示器上可同时观测的信号与弱信号之比。现代频谱分析仪的动态范围可达80分贝。
显示方式
显示的幅度与输入信号幅度之间的关系。通常有线性显示、平方律显示和对数显示三种方式。
假响应
显示器上出现不应有的谱线。这对**外差系统是不可避免的,应设法抑止到小,现代频谱分析仪可做到小于-90分贝毫瓦。
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一、频谱分析仪的使用入门
如下图为所使用的频谱分析仪面板外观:
为了测量天线的发射功率,可按照图中红色标识的步骤进行。步骤与具体含义如下:
1、Frequency:设置频率,按下该按键后,可在数字键盘输入需要的频率,数字键盘右边一列为单位2、Span:设置显示屏显示频率宽度,可根据需要设置,本次设置的50MHz3、Trace:该按键选择保留显示屏数据的方式,按下该案件后,可在蓝色圈中选择方式(类似于示波器中的“触发方式”),由上往下*二个按钮MaxHold表示保留发射功率4、Amplitude:调节频谱分析仪的参考电衰减比,按下该按键后旋转白色的大旋钮可以进行调节,作用是将频谱图调整到合适的位置,不至于飞出屏幕。5、Mark(MAK):调出标记点,此时旋转旋钮可以查看频谱图中任意一点的相关数据。二、信号相关名词解释1、发射功率:
发射功率就是所使用的设备(手机、对讲机、其他嵌入式设备等)所发射出来给基地台的信号强度。
无线电发射机输出的射频信号,通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式出去。电磁波到达接收地点后,由天线接收下来(仅仅接收很小很小一部分功率),并通过馈线送到无线电接收机。因此在无线网络的工程中,计算发射装置的发射功率与天线的能力非常重要。
无线电波的发射功率是指在给定频段范围内的能量,通常有两种衡量或测量标准:
1、功率(W):相对1瓦(Watts)的线性水准。例如,WiFi无线网卡的发射功率通常为0.036W,或者说36mW。
2、增益(dBm):相对1毫瓦(milliwatt)的比例水准。例如,WiFi无线网卡的发射增益为15.56dBm。
2、增益:
(1)dBm:功率
公式:10lg功率P1mW
eg1:1mW发射功率用dBm表示:发射功率为:10lg(功率值/1mW)=10lg(1mW/1mW)=0dBm
eg2:2mW发射功率用dBm表示:发射功率为:10lg(功率值/1mW)=10lg(2mW/1mW)=10lg2=3dBm
(2)dB:相对功率
dB是一个表征相对值的值,当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时,按下面计算公式:
公式:10lg甲功率乙功率
eg1、甲的功率是乙的功率的2倍,则用公式计算为:10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB,描述为甲比乙功率大了3dB。
3、信噪比(SNR):
信噪比SNR=信号功率噪声功率
4、Rssi:
RSSI:ReceivedSignalStrengthIndication接收的信号强度指示,无线发送层的可选部分,用来判定链接质量,以及是否广播发送强度
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。
频谱仪是一种常用的,主要针对于射频和微波信号进行检测,在多个领域中都有一定的应用。
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