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1、 项目学习报告项目学习报告频谱分析仪及其应用测控一班 张甦 1110100123介绍 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。现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果，能分析 1 赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。仪器内部若采用数字电路和微处理器，具有存储和运算功能；配置标准接口，就容易构成自动测试系统。工作原理 频谱分析仪架构犹如时域用途
2、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，系统主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。频谱分析仪依信号处理方式的不同，一般有两种类型；实时频谱分析仪(Real-Time Spectrum Analyzer)与扫瞄调谐频谱分析仪(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。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(PeriodicRandom Waves)的瞬间反应，其缺点是价昂且性能
3、受限于频宽范围、滤波 器的数目与最大的多任务交换时间(Switching Time)。最常用的频谱分析仪是扫瞄调谐频谱分析仪，其基本结构类似超外差式接收器，工作原理是输入信号经衰减器直接外加到混波器，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。 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-Shaped Filter） ，影响的功能就是量测时常见到的解析频宽(RBW，Resolut
4、ion Bandwidth)。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(Noise Floor)，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，Video Bandwidth）代表单一信号显示在屏幕所需
5、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
6、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著变化，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。频谱分析仪技术指标ontent=zh-cn频率范围 : 9kHz to 3GHz分辨率宽带 : 100Hz to 1MHz信号纯度 : -85 dBc/Hz (at 10kHz offset)综合电
7、平精度 : +/- 1dB (9kHz to 10MHz)+/- 0.8dB (10MHz to 3GHz)最大输入电平 : +30dBm输入: 0 to 50dB检波方式 : Normal, Positive, Negative, Sample, RMS, Average平均噪声电平 : -123dBm 以下(前置放大器关)-138dBm 以下(前置放大器开)重量 : 5kg 以下选件 : 75 输入阻抗、跟踪发生器及其他频谱分析仪性能特点AT5010 最低能测到 2.24uv，即是-100dBm。一般示波器在 lmv，频率计要在 20mv 以上，跟频谱仪比相差10000 倍。如用频率计测频
8、率时，有的频率点测量很难，有的频率点测最不准，频率数字显示不稳定，甚至测不出来。这主要足频率计灵敏度问题，即信号低于 20mv 频率计就无能为力了，如用示波器测量时，信号 5失真示波器看不出来，在频谱仪上万分之一的失真都能看出来。但需注意的是，频谱仪测量的是高频信号，其高灵敏度也就决定了，要注意被测信号的幅度范围，以免损坏高频头，在 2.24uv-1V 之间，超过其范围应另加相应的衰减器。AT5010 频谱分析仪频率范围在 0.151000MHz(1G)，其系列还有3G、8G、12G 等产品。AT5010 频谱分析仪可同时测量多种(理论上是无数个)频率及幅度，Y 轴表示幅度，X 轴表示频率，因
9、此能直观的对信号的组成进行频率幅度和信号比较，这种多对比件的测量，示波器和频率计是无法完成的。 频谱分析仪的使用1指导(1)AT5010 频谱分析仪测量幅度为：-100dBm-+13dBm，即：信号强度达到最高的一条水平刻度线时，此信号的幅度为-27dBm，每下一大格减 10dBm。如果频谱分析仪上的 40dB 衰减器全按下时，此时最高水平刻度线幅度为+13dBm(-27dBm+40dBm)。(2)匹配的问题，不能直接测量，可选用安泰 AZ530-H 高阻抗探头，探头输入电容为 2pF，阻抗极高，可以直接定量测量手机上任何射频信号不会对被测电路有任何影响。AZ530-H 高阻抗探头本身有 20
10、dB(典型值)的衰减，因此用其作定量测量时，要在其直接读数上加 20dB。2操作用频谱分析仪测量手机的射频信号比较方便，例如，测量爱立信 T18 第二中频信号(6MHz)时，可按以下方法进行。（1)打开频谱分析仪，调节亮度和聚焦旋钮，使屏幕上显示的光迹清晰。(2)调节扫频宽度选择按键(SCANWIDTH)按键，使1MHz 指示灯亮，表示每格所占频率为 1MHz。(3)调节中心频率粗细调调节旋钮，使频标位于屏幕中心位置，所指频率为 6MHz。(4)将频谱仪探头外壳与 T18 电路主板接地点相连，探针插到第二中频滤波器的输出端，在电流表指针摆动时观察频谱仪屏幕上是否有脉冲式图像，正常情况下，当电流
11、表指针摆动时，有脉冲图像出现在 6MHz 频标位置。再如，用频谱分析仪测量诺基 3310 功放输出信号的频谱，可按以下步骤进行测量。(1)打开频谱分析仪，调节亮度和聚焦旋钮，使屏幕上显示清晰的图像。(2)调节中心频率粗细调调节旋钮，使频标位于屏幕中心位置，显示屏显示频率值为 900MHz。(3)调节扫频宽度选择按键(SCANWIDTH)按键，使10MHz 指示灯亮，表示每格所占频率为 10MHz。4)将频谱仪外壳与 3310 主板接地点相连，控针插到功放块的输出端，并拨打“，观察电流表摆动的同时观看频谱仪屏幕上有无脉冲图像，正常情况下，在 900MHz 频标附近会出现脉冲图像，但幅度会超出屏幕
12、范围，可以按衰减按键，使图像最高点在屏幕范围内。(5)标记按钮(ONOFF)：当标记按钮置于 OFF(断)位置时，中心频率(CF)指示器发亮，此时显示器读出的是中心频率，当此开关在 ON(通)位置时，标记(MK)指示器发亮，此时显示器读出的是标记的频率，该标记在屏幕上是一个尖峰。(6)标记旋钮(MARKER)：用于调节标记频率。 指标灯：闪亮时表示幅度值不正确。这是由于扫频宽度和中频滤波器设置不当而造成幅度降低所致。这种情况可能出现在扫频范围过大时(相对于中频带宽(20kHz)，或视频滤波器带宽(4kHz)，若要正确测量，可以不用视频滤波器或者减小扫频宽度荐会计部社会实践学习报告 荐医疗卫生考察学习报告 荐华东地区考察学习报告 荐华西村参观考察学习报告 荐赴江苏、安徽、浙江三省公安机关参观考察学习报告
