频谱分析仪使用简介.pptVIP

概要 第一章 信号分析简介 第二章 频谱仪工作原理 第三章 频谱仪重要指标 图16 IF滤波器大小对分辨信号的影响 中频滤波器 输入信号 分辨率带宽 显示 g. 检波器 中频滤波器后面是包络检波器，通常检波器前或后有一个对数放大器，把信号电平变为对数刻度方式，大大减小显示检波器检测的信号电平的变化和提高显示的动态范围。 图18 最简单的包络检波器 输入信号 包络检波器输出 在DS8853频谱仪中，有以下几种检波模式：正峰值检波、负峰值检波、采样检波方式、平均方式和普通值方式。 图19 检波方式示意图 图20 DS8853的检波方式举例 正峰值 采样值 负峰值 h. 视频滤波器（VBW）是一低通滤波器，位于包络检波器之后，ADC之前，视频滤波器决定了视频放大器的带宽，它的作用是用来平均或平滑显示的轨迹。 频谱仪显示的是信号加噪声，信号越靠近噪声电平，就有越多的噪声，使信号难以读出。通过减小视频滤波器的大小，可以减小噪声的峰峰值变化，从而使信号易于读出。 图21 VBW平滑噪声前后对比显示 VBW=30KHz VBW=300Hz 现在的数字化频谱仪还提供另外一种平滑显示的方法：视频平均。DS8853系列频谱仪就有此方法，它通过内部微处理器的计算实现平滑。公式如下： 该选择何种平滑方式？ 多数情况下，这两种方式得到的结果是相同的。比如要测的是噪声或是靠近噪声的低电平信号正弦波，两种方法得到的结果是相同的。但两者还是有区别的，视频滤波是一种实时的方法，是在扫描过程中同步完成的。而视频平均则需要多次扫描过程完成平均过程。因此在观察一个频谱随时间改变的信号时，两者得到的结果是不一样的。比如在测量FM广播信号时。 技术小结 完成频谱分析有：扫频式和FFT两种方式； FFT适合于窄分析带宽，快速测量场合； 扫频方式适合于宽频带分析场合； 单点频CW信号在扫频式频谱仪上测试显示的 结果为中频滤波器形状。 4.3 分辨力 4.1 频率范围 第四章 频谱仪的重要指标 4.2 准确度 4.4 灵敏度 4.5 失真 4.6 动态范围 3.1 频率范围 频率范围指标是最基本且也是重要的，须注意的选择频谱仪时频率范围不仅要覆盖信号的频率范围，还要考虑到谐波的测量，如无线通信系统有时需测量信号的十次谐波。 表1 DS88xx频谱仪的测量范围 4.2 频率准确度和幅度准确度 4.2.1 频率准确度 频谱仪的频率准确度通常以频率读出准确度的指标给出，它和以下因素有关：频率参考、扫宽、RBW和剩余误差（剩余调频和边带噪声的影响等）。 对于单标记，即绝对测量时，DS8831Q系列指标是： ±2ppm，频率计数是精度为1Hz。 频率测量误差来源： 10 MHz OCXO 恒温晶振 频率计数器 （1 Hz 分辨率） 全频率合成本振 图30 分辨力 图31 影响频谱仪分辨力的因素 a、分辨率带宽（RBW） 信号显示在频谱仪上不可能是一根无穷窄的谱线，而是有一定宽度和形状的。这个形状其实就是频谱仪的中频滤波器的形状，对于DS8831Q频谱仪RBW指的是3dB带宽，因此对等幅信号，通常只要他们的相邻频率大于所选IF滤波器的3dB带宽，就可以分辨它们。见图32。 图32 3dB 带宽 b、IF滤波器的形状因素（选择性） 什么是形状因子（选择性）？（见图33） 形状因子＝60dB BW/3dB BW 通常 模拟滤波器 11：1～15：1 数字滤波器 5：1 通常我们用频谱仪测量的是不等幅信号，这样小信号又可能被淹没在大信号的群边中（图35）。对于幅度相差60dB的两个信号，其间隔至少应是60dB带宽的一半，才能分辨出信号。因此，形状因数是分辨不等幅信号的关键。 图33 IF滤波器的形状因子 图34 中频滤波器矩形系数影响频谱仪对不等幅信号的分辨能力 图35 低电平信号被淹没在大信号的裙边之中 图36 中频滤波器性能 数字滤波器测试结果 模拟滤波器测试结果 c、剩余调频 影响频谱仪分辨率的另一个因素频谱仪的本振频率稳定度（即LO的剩余调频），这种不稳定度将被转移到任何混频产物中去，并将无法确定是由LO还是输入信号引起的。剩余调频是显示的信号模糊不清（图37），以至于在规定的剩余调频至内的两个信号不能被分辨；所以，频谱仪的剩余调频决定了可允许的最小分辨率。锁相本振作为参考源可降低剩余调频，也降低了最小可允许的分辨带宽，高性能的频谱仪价格较贵，因为它有较好的相位锁定系统，具有较低的剩余调频和较小的最小分辨率。 图37 剩余调频使信号模糊 d、相位噪声