频谱分析仪是当前频谱分析的主要工具,尤其是扫频外差式频谱分析仪是当今频谱仪的主流,应用扫频测量技术,通过扫频信号源得到外差信号进行频域动态分析。
接收机是进行EMC测试的主要工具,以点频法为基础,应用本振调谐的原理测试相应频点的电平值。接收机的扫描模式应当是以步进点频调谐的方式得到的。
a.基本原理图
根据工作原理,频谱分析仪和接收机可分为模拟式和数字式两大类。外差式分析是当前使用较为广泛的接收和分析方法。下面就外差式频谱分析仪与接收机之间的主要差别作一分析。
从原理图上看,频谱仪与接收机类似,但是频谱仪与接收机在以下几方面差别较大:前端预选器;本振信号扫描;中频滤波器;杂散信号和精度。
b.输入RF信号的前端处理
接收机与频谱仪在输入端对信号进行的处理是不同的。
频谱仪的信号输入端通常有一组较为简单的低通滤波器,而接收机要采用对宽带信号有较强的抗扰能力的预选器。通常包括一组固定带通滤波器和一组跟踪滤波器,完成对信号的预选。
由于RF信号的谐波、交调和其它杂散信号的影响,造成频谱仪和接收机测试误差。相对于频谱仪而言,接收机需要更高的精度,这要求在接收机的前端比普通频谱仪多出一个预选器,提高选择性。
接收机的选择性在GB/T6113(CISPR16)中有明确规定。
c.本振信号的调节
现在的EMC测量,人们不止要求能手动调谐搜索频率点,也需要快速直观观察EUT的频率电平特性。这就是要求本振信号既能测试规定的频率点,也能够在一定频率范围扫描。
频谱仪是通过扫频信号源实现扫频测量的。通常通过斜波或锯齿波信号控制扫频信号源,在预设的频率跨度内扫描,获得期望的混频输出信号。
接收机的频率扫描是步进的,离散的,是离散的点频测试。接收机按照操作者预先设定的频率。
频谱仪是一种常用的分析仪器,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。在测量信号频谱时若信号为偶发跳变信号,则普通扫频式频谱因扫描速度较慢将很难测量到信号,需要使用较新的实时类频谱。
1、频率范围
频谱工作时所能分析的信号频率范围。为频谱的指标,必须保证测试信号在频谱的工作频率范围以内。
2、输入功率
频谱的输入功率分为平均连续、脉冲输入功率。平均连续功率是指仪器能连续输入信号的最大功率值。脉冲输入功率是指频谱能测量的脉冲输入功率的值(严格遵守厂家要求的脉冲宽度,占空比参数)。输入功率一般单位用dBm表示,dBm是一个考征功率绝对值的值,计算公式为:10lg(功率值/1mw)。例如:0 dBm=1 mW,20 dBm=100 mW,30 dBm=1000 mW=1W。
3、输入阻抗
分析仪对信号源呈现的终端阻抗。射频和微波分析仪的额定阻抗通常是50Ω。对于某些系统(如有线电视),标准阻抗是75Ω。阻抗不匹配将造成很大的测量误差,甚至干扰电路运行。
4、平均噪声电平(DANL)
平均噪声电平相当于频谱自身噪声的大小,选择与工程师所测量的最小信号幅度有关。理想状态DANL越小越好,但是随着DANL越小需要的技术复杂程度越高价格就越为昂贵。测量如同在航行时只有海水低于礁石的时候我们才能看见礁石。
5、前置放大器
在频谱内增加一个微小信号放大模块,可以改善系统(前置放大器和频谱分析仪)灵敏度。主要用于测量微小信号。
6、跟踪源
在频谱内增加一个与频谱同步的扫频信号源。添加跟踪源后可进行标量网络参数测量、例如:可以测试被测单元(如放大电路,滤波电路)的频率特性曲线,配合驻波比测试套件也可以实现反射系数、回波损耗、驻波的测量。
频谱分析仪多采用软件无线电思想设计:搭建通用性强的硬件平台;
将功能实现软件化,使得频谱分析仪具有了“软件定义仪器”的特征;
在维持硬件平台基本不变的情况下,通过更新软件,就可以使频谱分析仪集成众多仪器;
如接收机、功率计、频率计、网络分析仪的大部分功能,极大扩展了频谱仪的测量能力和应用领域。
频谱仪发展迅速,针对不同应用需求,出现了各种各样的频谱仪,不同类型的频谱仪,其性能指标和功能配置也有很大差别。
1.信道功率测试:测试指定区域内的中频功率之和与区域宽度。概言之,就是测试指定频段内的信号总功率,或噪声总功率。
2.邻信道功率测试:
可测邻道泄露的上下行载波功率强度。概言之,可以选择多种测试方法包括总功率、参照电平强度、带内测试的方面精确测试载波功率强度。
3.可测电路或者PCB板上器件和电路间的电磁场强度:
频谱仪只可以测试电信号,但是配上天线和不同探头就可以测试场强。
例如DSA815可以测试1.5G以内信号,配上天线就可以测试物联网,RFID等信号,配上近场探头就可以测试电场和磁场的信号。
你也可以自己制作电场、磁场的感应器接到频谱仪上就可以测试了。
4.标记测量:
例如MSA-338有两种模式:
其一是常规模式,较多显示测试点的7个活动频点和较多3个活动的电平值;
另一测试模式叫DELTA测试模式,可以对比2个测试点的频率与电平。
5.峰值查找:分两种,一种为全频峰值查找,一种为范围内查找。
6.占用带宽测试。
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