频谱分析仪用于信号失真度、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。
频谱分析仪的几大技术指标
1、输入频率范围
指频谱仪能够正常工作的最大频率区间,以HZ表示该范围的上限和下限,由扫描本振的频率范围决定,现代频谱仪的频率范围通常可从低频段至射频段,甚至微波段,如1KHz~4GHz,这里的频率是指中心频率,即位于显示频谱宽度中心的频率。
2、分辨力带宽
指分辨频谱中两个相邻分量之间的最小谱线间隔,单位是HZ,它表示频谱仪能够把两个彼此靠得很近的等幅信号在规定低点处分辨开来的能力,在频谱仪屏幕上看到的被测信号的谱线实际是一个窄带滤波器的动态幅频特性图形(类似钟形曲线),因此,分辨力取决于这个幅频生的带宽,定义这个窄带滤波器幅频特性的3dB带宽为频谱仪的分辨力带宽。
3、灵敏度
指在给定分辨力带宽、显示方式和其他影响因素下,频谱仪显示最小信号电平的能力,以dBm、dBu、dBv、V等单位表示,超外差频谱仪的灵敏度取决于仪器的内噪声,当测量小信号时,信号谱线是显示在噪声频谱之上的,为了易于从噪声频谱中看清楚信号谱线,一般信号电平应比内部噪声电平高10dB,另处,灵敏度还与扫频速度有关,扫频速度赶快,动态幅频特性峰值越低,导致灵敏度越低,并产生幅值差。
4、动态范围
指能以规定的准确度测量同时出现在输入端的两个信号之间的最大差值,动态范围的上限爱到非线性失真的制约,频谱仪的幅值显示方式有两种:线性的对数,对数显示的优点是在有限的屏幕有效的高度范围内,可获得较大的动态范围,频谱仪的动态范围一般在60dB以上,有时甚至达到100dB以上。
5、频率扫描宽度(Span)
另有分析谱宽、扫宽、频率量程、频谱跨度等不同叫法。通常指频谱仪显示屏幕最左和最右垂直刻度线内所能显示的响应信号的频率范围(频谱宽度),根据测试需要自动调节,或人为设置,扫描宽度表示频谱仪在一次测量(也即一次频率扫描)过程中所显示的频率范围,可以小于或等于输入频率范围,频谱宽度通常又分为三种模式:
①全扫频:频谱仪一次扫描它的有效频率范围;
②每格扫频:频谱仪一次只扫描一个规定的频率范围,用每格表示的频谱宽度可以改变;
③零扫频 频率宽度为零,频谱仪不扫频,变成调谐接收机;
6、扫描时间(Sweep Time,简作ST)
即进行一次全频率范围的扫描、并完成测量所需的时间,也叫分析时间,通常扫描时间越短越好,但为保证测量精度,扫描时间必须适当,与扫描时间相关的因素主要有频率扫描范围、分辨率带宽、视频滤波,现代频谱仪通常有多档扫描时间可选择,最小扫描时间由测量通道的电路响应时间决定。
7、幅度测量精度
有绝对幅度精度和相对幅度精度之分,均由多方面因素决定,绝对幅度精度是针对满刻度信号的指标,受输入衰减、中频增益、分辨率带宽、刻度逼真度、频响及校准信号本身的精度等的综合影响;相对幅度精度与测量方式有关,在理想情况下仅有频响和校准信号精度两项误差来源,测量精度可以达到非常高,仪器在出厂前要经过校准,各种误差已被分别记录下来并用于对实测数据进行修正,显示出来的幅度精度已有所提高。
手持频谱分析仪在射频信号的频率测量方面是专业的;
频谱分析仪简称频谱仪,是一种显示频率信号幅度的仪器,通过对于信号的处理,把信号的强弱幅度展现在仪器上,这样能够分析出信号的特点,这一种仪器叫做手持频谱分析仪。
手持频谱分析仪应用非常广泛,其作用就是发现和测量信号的幅度,分析信号的数据,广泛用在无线电频检测,环境电磁检测,广电电视1信号检测分析,在射频信号的频率测量方面;
虽然频率计是专业的设备,但遇到时分多址的信号(GSM移动电hua、IDEN、TETRA的信号)、跳频的信号、宽带的信号;
普通频率计无法准确计数,功率计无法及时测量,而频谱仪由于基于高速的信号捕捉,则可以有机会测量这些信号。
针对这些常见的不稳定信号,很多中频谱仪还在测量软件上做了优化,提供专用的不锈钢圆柱销自动测量工具。
手持频谱分析仪专为满足现场作业而设计。它轻巧便携,快速,坚固耐用,具有丰富的测量功能,是追求优异性能和价值的选择。
改进的用户界面结合了许多新硬件和软件功能。现场使用装有可拆卸屏幕保护器/遮阳板,顶部和底部装有橡胶缓冲器。
这些属于真正的手持设备,握感舒适。
-96dBm,典型噪声板,参考电平-20dBm
常用、单个、峰值保持和平均值的扫描模式
零跨距模式,带有AM和FM音频解调
对比颜色的实时、视图和参考跟踪
双标识,带有绝对读数和差值
测量单位dBm,dBuV,mV或uW
智能标识移动,带有可选峰值跟踪
自动查找自动设置的扫描参数,用于查找好信号
无限存储波形、设置和屏幕
用户可分配文件名称,来自实时时钟的文件戳
USB接口,用于闪存驱动器和PC连接
综合状态和上下文相关帮助屏幕
4.3英寸彩色背光TFT触摸屏显示
一次充电,供超过8小时连续操作使用
比其它频谱分析仪更小更轻(重0.56kg)
可见它在射频测试中的重要性。手持频谱分析仪是射频测试的集大成者,可扩展成为功率计,频率计,标量/矢量网络分析仪,信号分析仪。
台式频谱仪固然如此,就算是手持频谱仪,除了频率范围没有台式的那么宽以外,其它性能亦不遑多让。
而手持频谱分析仪的一个突出特性就是便携,以前工程师要进行现场测试时,需要背负几十公斤的频谱仪,在进行诸如路侧和基站检测维护时,尤其辛苦。而手持频谱仪的重量只有重0.56kg。
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
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-TimeSpectrumAnalyzer)与扫瞄调谐频谱分析仪(Sweep-TunedSpectrumAnalyzer)。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(PeriodicRandomWaves)的瞬间反应,其缺点是价昂且性能受限于频宽范围、滤波频谱分析仪器的数目与最大的多任务交换时间(SwitchingTime)。
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-ShapedFilter),影响的功能就是量测时常见到的解析频宽(RBW,ResolutionBandwidth)。RBW代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低频宽差异,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(NoiseFloor),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,VideoBandwidth)代表单一信号显示在屏幕所需的最低频宽。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着变化,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。
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