电子测量技术（主编田华、刘斌、袁振东 第二版 西安电子科大版）课件：第8章 频域测量技术04.pptVIP

　　3. 频谱分析仪的主要技术参数　　1) 频率范围 　　频率范围是指能达到频谱分析仪规定性能的工作频率区间，如安捷伦公司的ESA-E系列频谱分析仪频率范围可达325 GHz。 　　2) 扫频宽度、分析时间、扫频速度 　 扫频宽度也称分析宽度，是指频谱分析仪在一次扫描分析过程中所显示的频率范围，也就是本机振荡器的扫频宽度。为了观察被测信号频谱的全貌，要求其扫频宽度较宽。为了适应不同的测试场合，通常频谱仪的扫频宽度是可调的。 　　扫描一次整个频率量程并完成测量所需要的时间就叫分析时间，也称扫描时间。一般都希望测量越快越好，即分析时间越短越好。但是，频谱分析仪的扫描时间是和扫频宽度、分辨带宽和视频滤波等因素相关联的。为了保证测量的准确性，扫描时间不可能任意缩短，必须兼顾相关因素的影响，适当设置。 　　扫频宽度与分析时间之比就是扫频速度。 　　3) 频率分辨率 　　频率分辨率是指频谱分析仪能把靠得很近的两个频谱分量分辨出来的能力。由于屏幕显示的谱线实际上是窄带滤波器的动态幅频特性，因而频谱分析仪的分辨率主要取决于窄带滤波器的通频带宽度，因此定义窄带滤波器幅频特性的3 dB带宽为频谱仪的分辨率。很明显，若窄带滤波器的3 dB带宽过宽，可能两条谱线都落入滤波器的通带内，此时频谱分析仪无法分辨这两个频率分量。分辨率带宽的选取取决于被分析信号，过窄的分辨率带宽会带来滤波器响应时间长、扫描测量时间长的问题。对于一已知的扫描频率范围，扫描时间与分辨率带宽的平方成反比。经验表明，当扫速加快时，频谱的动态响应会变化，峰值下降，峰点右移，分辨率 会下降。因此当需高分辨率时应选用低的分析速度。 　　4) 动态范围与测量范围 　　频谱分析仪的动态范围定义为：频谱分析仪能以给定精度测量、分析输入端同时出现的两个信号的最大功率比(用dB表示)。它实际上表示频谱分析仪显示大信号和小信号的频谱的能力。其上限受到非线性失真的制约，一般可达60 dB以上，有的甚至达90 dB。 　　测量范围是指在各种不同设置情形下所能测量的最大信号与最小信号之比。最大信号电平由安全输入电平决定，最小信号电平由频谱分析仪的灵敏度决定，并且和其最小分辨率带宽有关。大多数频谱分析仪的测量范围可达145 dB～165 dB。 　　5) 灵敏度 　　灵敏度是指频谱分析仪测量微弱信号的能力，定义为显示幅度为满刻度时，输入信号的最小电平值。灵敏度受分析仪中存在的噪声、杂波、失真以及杂散响应的限制，并且与扫速有关，扫速越快，动态幅频特性峰值就越低，灵敏度也越低。许多频谱分析仪的灵敏度可达－135 dBm～－115 dBm。 　　4. 频谱分析仪的应用　 现代频谱分析仪具有覆盖频带宽(数赫兹至上百吉赫兹)、测量范围宽(－156 dBm～+30 dBm)、灵敏度极高、频率稳定度高(可达10－8)、频率分辨率高、具有射频跟踪信号发生器和数字解调能力的优点，因而在微波通信线路、雷达、电信设备、有线电视系统、广播设备、移动通信系统以及电磁干扰的诊断测试、元件测试、光波测量和信号监视等生产、测试领域得到了广泛应用。　　除电子测量领域外，频谱分析仪在生物学、水声、振动、医学、雷达、导航、电子对抗、通信、核科学等方面都有广泛的用途。 　　1) 对信号参数进行测量 　 由上述频谱仪的工作原理可知，用频谱仪可以测量信号本身(即基波)及各次谐波的频率、幅度、功率谱，以及各频率分量之间的间隔，具体包括：　　(1) 直接测量各次谐波的频率、幅值，用以判断失真的性质及大小。 　 (2) 可以用做选频电压表，如测量工频干扰的大小。 　 (3) 根据谱线的抖动情况，可以测量信号频率的稳定度。　　(4) 测试调幅、调频、脉冲调制等调制信号的功率谱及边带辐射。 　　(5) 测量脉冲噪声，测试瞬变信号。 　　对于非电信号的测量，如机械振动等，通过转换器均可用频谱仪进行测量。 　　2) 信号仿真测量 　 对于声音信号来说，通常说的“音色”是对频谱而言的，音色如何是由其谐波成分决定的。各种乐器或歌唱家的音色可用频谱来鉴别。 　 通过频谱仪可对各种乐器的频谱进行精确的分析测量，由电子电路制作的电子琴是典型的仿真乐器，在电子琴的制作和调试过程中，通过与被仿乐器的频谱做精确的比对，可提高电子琴的仿真效果。同理，可通过频谱分析仪的协助来实现语言的仿真。 　　3) 电子设备生产调测 　　频谱分析仪可显示信号的各种频率成分及幅度，在生产、检测中常用于调测分频器、倍频器、混频器、频率合成器、放大器及各种电子设备整机等，可测量其增益、谐波失真、相位噪声、杂波辐射等，如频谱分析仪是无线电通信设备整机检测的重要仪器。图8.17给出了发射机杂散辐射测量的示意图。