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频谱分析仪的工作原理
频谱分析仪架构犹如时域用途的示波器,面板上布建许多功能控制按键,作为系统功能之调整与控制,实时频谱分析仪(Real-Time Spectrum Analyzer)与扫瞄调谐频谱分析仪(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。实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),再经由同步的多任务扫瞄器将信号传送到CRT 屏幕上,其优点是能显示周期性杂散波(PeriodicRandom 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任务交换时间(Switching Time)。
常用的频谱分析仪是扫瞄调谐频谱分析仪,可调变的本地振荡器经与CRT 同步的扫瞄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,信号流程架构如图1.3 所示。
影响信号反应的重要部份为滤波器频宽,滤波器之特性为高斯滤波器(Gaussian-Shaped Filter),影响的功能就是量测时常见到的解析频宽(RBW,Resolution Bandwidth)。RBW 代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的频宽差异,两个不同频率的信号频宽如低于频谱分析仪的RBW,此时该两信号将重叠,难以分辨,较低的RBW 固然有助于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 固然有助于宽带带信号的侦测,将增加噪声底层值(Noise Floor),降低量测灵敏度,对于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。
另外的视频频宽(VBW,Video Bandwidth)代表单一信号显示在屏幕所需的频宽。如前所说明,量测信号时,视频频宽过与不及均非适宜,都将造成量测的困扰,如何调整必须加以了解。通常RBW 的频宽大于等于VBW,调整RBW 而信号振幅并无产生明显的变化,此时之RBW 频宽即可加以采用。量测RF 视频载波时,信号经设备内部的混波器降频后再加以放大、滤波(RBW 决定)及检波显示等流程,若扫描太快,RBW 滤波器将无法完全充电到信号的振幅峰值,因此必须维持足够的扫描时间,而RBW 的宽度与扫描时间呈互动关系,RBW 较大,扫描时间也较快,反之亦然,RBW 适当宽度的选择因而显现其重要性。较宽的RBW 较能充分地反应输入信号的波形与振幅,但较低的RBW 将能区别不同频率的信号。例如使用于6MHz 频宽视讯频道的量测,经验得知,RBW 为300kHz 与3MHz 时,载波振幅峰值并不产生显著变化,量测6MHz的视频信号通常选用300kHz 的RBW 以降低噪声。天线信号量测时,频谱分析仪的展频(Span)使用100MHz,获得较宽广的信号频谱需求,RBW使用3MHz。这些的量测参数并非一成不变,将会依现场状况及过去量测的经验加以调整。
频谱分析仪
是一种比较贵重的综合性仪器,一旦损坏,相应的维修费用比较高,且维修周期比较长,因此正确使用非常重要。
1、对于来说电源是非常重要的,在给频谱分析仪加电之前,一定要确保电源接确,保证地线可靠接地。频谱分析仪配置的是三芯电源线,开机之前,必须将电源线插头插入标准的三相插座中,千万不要使用没有保护地的电源线,以防止可能造成的人身伤害。
2、在对信号进行测量前,频谱分析仪开机后应预热三十分钟,当测试环境温度改变35度时,频谱分析仪应重新进行校准。
3、任何频谱分析仪在输入端口都有一个允许输入的全功率,称为输入电平。如国产多功能频谱分析仪4032要求连续波输入信号的功率不能**过+30dBmW(1W),且不允许直流输入。若输入信号值**出了频谱分析仪所允许的输入电平值,则会造成仪器损坏;对于不允许直流输入的频谱分析仪,若输入信号中含有直流成份,则也会对频谱分析仪造成损伤。
一般的输入电平值通常在前面板靠近输入连接口的地方标出。如果频谱分析仪不允许信号中含有直流电压,当测量带有直流分量的信号时,应外接一个恰当数值的电容器用于隔直流。
当对所测信号的性质不太了解时,我们可采用以下的办法来保证频谱分析仪的安全使用:如果有RF功率计,可以用它来先测一下信号电平;如果没有功率计,则在信号电缆与频谱仪的输入端之间应接上一个一定量值的外部衰减器,频谱分析仪应选择的射频衰减和可能的基准电平,并且使用宽的频率扫宽(SPAN),保证可能偏出屏幕的信号可以清晰看见。我们也可以使用示波器、电压表等仪器来检查DC及AC信号电平。
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
频谱分析仪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。范围指在显示器上可同时观测的信号与弱信号之比。现代频谱分析仪的范围可达80分贝。
显示方式
频谱分析仪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。
频谱分析仪
MXA信号通过增加针对新一代技术的信号分析和频谱分析能力,具备了中档分析仪的性能。它突破了以往分析仪的极限,支持业界快的信号和频谱分析实现了速度与性能的优化。
速度
测试速度**过其它所有频谱分析仪和信号分析仪30-300%
5ms的标记峰值搜索速度
75ms的测量/模式切换速度
性能
0.3dB幅度精度
+15dBm*三阶截距(TOI)
-154dBm/Hz显示的平均噪声电平(DANL)
78dBW-CDMAACLR动态范围(噪声修正功能启动)
测量应用软件
频谱分析、手机WiMAX、W-CDMA、HSDPA/HSUPA和相位噪声测量应用测量应用软件
MXA内部运行的信号分析软件。MXA中的89601AVSA软件
特性
25MHz分析带宽
连接:符合LXIC类标准,USB、100based-TLAN、GPIB
分析仪中的用户界面
开放式WindowsXP操作系统
频谱分析仪
性能:
0.4dB整体幅度精度
1Hz-5MHz分辨率带宽(RBW)
12.5dBm三阶侦听(TOI)
-150dBm显示的平均噪声电平(DANL)
高精度频率参考源
灵活性
可选的宽偏置相噪改进功能和ACPR动态范围
可选的低辐射
测量模块,包括:噪声系数,相噪,CATV,电缆故障,蓝牙?,cdmaOne,GSM/GPRS/EDGE,调制分析
选件:
OB0:去除手动设置
OB1:增加手段设置
OBV:元件级维修资料
OBW:组件级维修指带调节的CD-ROM
1AX:RS-232和并行打印机接口(包括RS-232电缆)
1:带滑轨的机架安装和把手配件
1D5:高稳定度时基
1D6:定时选通频谱分析
1D7:带直流阻隔的50/75匹配固定衰减器
1DN:3GHz跟踪发生器
1DR:窄分辨带宽
1DS:3.0GHz前置放大器
A4H:GPIB和并行打印机接口
A4J:中频、扫描和视频端口
A5D:12Vdc电源电缆
AYX:快速零频率间隔扫描
B70:BenchLink频谱分析仪软件
B72:将可利用的存储增加到10MB
B74:射频/数字通信硬件
BAA:调频解调
BAB:APC3.5连接器
BAC:CdmaOne测量卡
BAH:GSM测量卡
UK6:商业校准
UK9:面板盖
B7B:带屏幕图象的电视触发(要求BAA)
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