上海东时贸易有限公司
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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。
频谱分析仪
是一种比较贵重的综合性仪器,一旦损坏,相应的维修费用比较高,且维修周期比较长,因此正确使用非常重要。
1、对于来说电源是非常重要的,在给频谱分析仪加电之前,一定要确保电源接确,保证地线可靠接地。频谱分析仪配置的是三芯电源线,开机之前,必须将电源线插头插入标准的三相插座中,千万不要使用没有保护地的电源线,以防止可能造成的人身伤害。
2、在对信号进行测量前,频谱分析仪开机后应预热三十分钟,当测试环境温度改变35度时,频谱分析仪应重新进行校准。
3、任何频谱分析仪在输入端口都有一个允许输入的全功率,称为输入电平。如国产多功能频谱分析仪4032要求连续波输入信号的功率不能**过+30dBmW(1W),且不允许直流输入。若输入信号值**出了频谱分析仪所允许的输入电平值,则会造成仪器损坏;对于不允许直流输入的频谱分析仪,若输入信号中含有直流成份,则也会对频谱分析仪造成损伤。
一般的输入电平值通常在前面板靠近输入连接口的地方标出。如果频谱分析仪不允许信号中含有直流电压,当测量带有直流分量的信号时,应外接一个恰当数值的电容器用于隔直流。
当对所测信号的性质不太了解时,我们可采用以下的办法来保证频谱分析仪的安全使用:如果有RF功率计,可以用它来先测一下信号电平;如果没有功率计,则在信号电缆与频谱仪的输入端之间应接上一个一定量值的外部衰减器,频谱分析仪应选择的射频衰减和可能的基准电平,并且使用宽的频率扫宽(SPAN),保证可能偏出屏幕的信号可以清晰看见。我们也可以使用示波器、电压表等仪器来检查DC及AC信号电平。
产品型号:FSU8
产品: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较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
频谱分析是观察和测量信号幅度和信号失真的一种快速方法,其显示结果可以直观反映出输入信号的傅立叶变换的幅度。信号频域分析的测量范围较其宽广,**过140dB,这使得频谱分析仪成为适合现代通信和微波领域的多用途仪器。频谱分析实质上是考察给定信号源,天线,或信号分配系统的幅度与频率的关系,这种分析能给出有关信号的重要信息,如稳定度,失真,幅度以及调制的类型和质量。利用这些信息,可以进行电路或系统的调试,以提率或验证在所需要的信息发射和不需要的信号发射方面是否符合不断涌现的各种规章条例。
现代频谱分析仪已经得到许多综合利用,从研究开发到生产制造,到现场维护。新型频谱分析仪已经改名叫信号分析仪,已经成为具有重要价值的实验室仪器,能够快速观察大的频谱宽度,然后*移近放大来观察信号细节已受到的高度重视。在制造领域,测量速度结合通过计算机来存取数据的能力,可以快速,和重复地完成一些较其复杂的测量。
有两种技术方法可完成信号频域测量(统称为频谱分析)。
1.FFT分析仪用数值计算的方法处理一定时间周期的信号,可提供频率;幅度和相位信息。这种仪器同样能分析周期和非周期信号。FFT的特点是速度快;精度高,但其分析频率带宽受ADC采样速率限制,适合分析窄带宽信号。
2.扫频式频谱分析仪可分析稳定和周期变化信号,可提供信号幅度和频率信息,适合于宽频带快速扫描测试。
FFT分析仪能够完成多通道滤波器式同样的功能,但*使用许多带通滤波器,它使用数字信号处理来实现多个立滤波器相当的功能。从概念上讲,FFT方法是简单明确的:对信号进行数字化,再计算频谱。实际上,为了使测量具有意义,还需要考虑很多因素。
FFT的实质是基带变换,换句话说,FFT的频率范围总是从0Hz开始并延伸到某个频率处。这对需要分析较窄频带(不是从直流开始)的测量情况可能是一个重大限制。例如,FFT分析仪具有取样频率,FFT的频率范围是0Hz到128KHz。若N=1024,则频率分辨力将是,故不能分辨间隔小于250Hz的谱线。
提高频率分辨力的一种方法是时间记录中的取样点数N,这也FFT输出的节点数。不过,问题在于,这会增加FFT所要处理的数组长度,从而增加计算时间。FFT算法的计算时间往往限制了仪器的性能(比如屏幕刷新速度),所以增加FFT的长度往往是可取的。
另一种方法是使用数字下变频器,对于带限信号,进行数字下变频,这样等效降低了采样速率,可以提高频率分辨力。ADC的输出与数字正弦波相乘,借助数字混频使数字正弦波的频率降低。
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