频谱仪又名频谱分析仪,是一种测试测量设备,主要用于射频和微波信号的频域分析,包括测量信号的功率,频率,失真产物等;按照工作原理分,频谱有两种基本的类型:实时频谱仪和扫频调谐式频谱仪,实时频谱仪包括多通道滤波器(并联型)频谱仪和FFT频谱仪,扫频调谐式频谱仪包括扫描射频调谐型频谱仪和超外差式频谱仪;
频谱分析仪常见问题解答
1、是否有不同类型的频谱分析仪?
有两类频谱分析仪,类型由获取信号频谱所使用的方法决定。扫描调谐频谱分析仪使用超外差式接收机对一部分输入信号频谱进行下变频(使用电压控制振荡器和混频器),达到带通滤波器的中心频率,采用超外差式体系结构的电压控制振荡器在一系列频率上进行扫描,支持仪器完整频率范围的假设,快速傅立叶变换(FFT)分析仪计算离散傅立叶变换(DFT),这个数学过程可将输入信号的波形转换成其频谱分量。
2、我何时应使用台式频谱分析仪而不是手持式频谱分析仪?
台式频谱和信号分析仪提供卓越的技术指标和测量应用软件,而手持式频谱分析仪更适合现场工程师使用。
3、频谱分析仪能否得到实时结果?
可以,实时频谱分析仪使用了混合方法,即首先使用超外差技术将输入信号下变频到较低频率,然后使用FFT技术对其进行分析。
4、我能否使用频谱分析仪对信号进行解调?
通过将频谱分析仪或信号分析仪与Agilent89600VSA灵活调制分析软件或测量应用软件结合使用,您能够解调广泛的标准和通用数字信号与制式。
5、安捷伦提供什么类型的频谱分析仪?
安捷伦提供广泛的信号分析仪产品,包括扫描调谐和FFT频谱分析仪、频谱分析仪软件和频谱分析仪测量应用软件。
6、安捷伦频谱分析仪产品覆盖什么频率范围?
安捷伦提供从直流至50GHz的多种频谱分析仪和信号分析仪产品,使用外部混频器可扩展到325GHz。
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)。
经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。
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
频谱分析仪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
频谱分析仪在显示器上能够区分最邻近的两条谱线之间频率间隔的能力,是频谱分析仪比较重要的技术指标。
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最窄分辨带宽的倒数。
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。动态范围指在显示器上可同时观测的信号与最弱信号之比。现代频谱分析仪的动态范围可达80分贝。
显示方式
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。这对超外差系统是不可避免的,应设法抑止到最小,现代频谱分析仪可做到小于-90分贝毫瓦。
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