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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-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受限于频宽范围、滤波器的数目与的多任务交换时间(Switching Time)。
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-Shaped Filter),影响的功能就是量测时常见到的解析频宽(RBW,Resolution Bandwidth)。RBW 代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的频宽差异,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的频宽。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。
MXA N9020A是agilent公司在2005年推出的一款中档生产级信号分析仪,流通至今,它是agilent在售的新一代中档频谱分析仪+矢量信号分析仪,也是我司主营的信号分析仪。工作方式为FFT+扫频,支持2G、3G和3.9G通信标准,广泛应用在元器件、直放站和基站部件的带内及带外测试,矢量信号分析测量速度是目前agilent推出的成熟的产品中快的。并拥有40MHz的分析带宽。
主要特性与技术指标
频率范围为:20Hz--3.6/8.4/13.6/26.5GHz
平均噪声电平:≤-166dBm
测量精度:≤±0.23dB
小分辨率带宽:1Hz
可配置25或40MHz的分析带宽选件
带有可到26.5GHz的内置前置放大器
支持GSM/EDGE、CDMA2000、WCDMA、HSDPA、HSUPA、EVDO、TD-SCDMA、LTE、WLAN、相位噪声和噪声系数等的测量选件。
产品型号:FSU8
产品品牌:R&S 罗德与施瓦茨
产品名称:频谱分析仪
FSU8|R&S|8G|频谱分析仪|罗德与施瓦茨|20Hz至8GHz
FSU8详细说明:
R&S 罗德与施瓦茨FSU 系列频谱分析仪
FSU3 20 Hz to3.6 GHz
FSU8 20 Hz to 8GHz
FSU26 20 Hz to26.5 GHz
FSU46 20 Hz to46 GHz
FSU50 20 Hz to50 GHz
FSU67 20 Hz to67GHz
R&S FSU8系列频谱仪是动态范围、相位噪声、电平精度和分辨率带宽等频谱仪指标的,所有这些指标也是用户设计、测量和生产下一代无线通讯元件的重要**。
FSU8频率范围:从20Hz开始,分别到3.6 GHz, 8 GHz, 26.5 GHz, 46 GHz和50 GHz
FSU8显示平均本地噪声:-158 dBm(归一化到1 Hz)
FSU8相位噪声:-123 dBc (1 Hz) 在10 kHz偏移处
FSU8三阶互调截断点(TOI):典型值+25 dBm
FSU8分辨率带宽:1 Hz 到50 MHz
FSU8极高的测量速度支持时域模式的快速邻信道功率(ACP)测量每秒能进行70次测量(包括通过GPIB总线传输数据的时间)
无可匹敌的测量功能标准配置即可提供TOI, MC ACP(R), OBW,CCDF, APD等测量功能选件可以支持:- GSM / EDGE -Bluetooth? - WCDMA / HSDPA / TD-SCDMA - CDMA2000? / 1xEV-DV /1xEV-DO
用FFT计算信号频谱的算法
离散付里叶变换X(k)可看成是z变换在单位圆上的等距离采样值
同样,X(k)也可看作是序列付氏变换X(ejω)的采样,采样间隔为ωN=2π/N
由此看出,离散付里叶变换实质上是其频谱的离散频域采样,对频率具有选择性(ωk=2πk/N),在这些点上反映了信号的频谱。
根据采样定律,一个频带有限的信号,可以对它进行时域采样而不丢失任何信息,FFT变换则说明对于时间有限的信号(有限长序列),也可以对其进行频域采样,而不丢失任何信息。所以只要时间序列足够长,采样足够密,频域采样也就可较好地反映信号的频谱趋势,所以FFT可以用以进行连续信号的频谱分析
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