就量測信號的技能觀之，時域方面，示波器為一項極為重要且有用的量測儀器，它能直接表現(xiàn)信號波幅頻率、周期、波形與相位之相應(yīng)變革，現(xiàn)在，一樣平常的示波器至少為雙軌跡輸出表現(xiàn)裝置，同時也具有與畫圖儀毗連的IEEE-488、IEEE-1394或RS-232接口功效，能將屏幕上量測表現(xiàn)的信息繪出，作為研究比力的依據(jù)，但它僅范圍于低頻的信號，高頻信號則有其現(xiàn)實(shí)的困難。
頻譜闡發(fā)儀乃能補(bǔ)充此項缺失，同時將一含有很多頻率的信號用頻域方法來出現(xiàn)，以辨認(rèn)在各個頻率的功率裝置，以表現(xiàn)信號在頻域里的特性。圖1.1闡明方波在時域與頻域的干系，此立體坐標(biāo)軸分別代表時間、頻率與振幅。低頻時，雙軌跡模仿與數(shù)字示波器為現(xiàn)在信號時域的重要量測設(shè)置裝備部署，模仿示波器可量測的輸入信號頻率可達(dá)100 MHz，數(shù)字示波器有100 MHz與400(或500) MHz等多種。屏幕上表現(xiàn)信號的意義為橫軸代表時間，縱軸代表信號電壓的振幅，用示波度量測可得到信號時間的相位及信號與時間的干系，但無法獲知信號失真的數(shù)據(jù)，亦即無法獲知信號諧波分量的漫衍環(huán)境，同時丈量微波范疇(如UHF以上的頻帶)信號時，基于設(shè)置裝備部署電子組件功效的限定、輸入端雜散電容等因素，量測的效果無可制止地將產(chǎn)生信號失真及衰減，為辦理量測高頻信號上述的題目，頻譜闡發(fā)儀為一得當(dāng)而必備的量測儀器，頻譜闡發(fā)儀的重要功效是量測信號的頻率相應(yīng)，橫軸代表頻率，縱軸代表信號功率或電壓的數(shù)值，可用線性或?qū)?shù)刻度表現(xiàn)量測的效果。別的它的信號追蹤產(chǎn)生器 (Tracking Generator)可直接量測待測件(DUT;Device Under Test)的頻率相應(yīng)特性，但它只能量測振幅無法量測相位。
如何正確使用頻譜分析儀帶寬設(shè)置題目
頻譜闡發(fā)儀的事情原理
頻譜闡發(fā)儀依信號處置處罰方法的差別，一樣平常有兩種范例;及時頻譜闡發(fā)儀(Real-Time Spectrum Analyzer)與掃瞄調(diào)諧頻譜闡發(fā)儀(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。及時頻率闡發(fā)儀的功效為在統(tǒng)一剎時表現(xiàn)頻域的信號振幅，其事情原理是針對差別的頻率信號而有相對應(yīng)的濾波器與檢知器(Detector)，再經(jīng)過同步的多使命掃瞄器將信號傳送到CRT屏幕上，其長處是能表現(xiàn)周期性雜散波(Periodic Random Waves)的剎時反應(yīng)，其缺點(diǎn)是價昂且性能受限于頻寬范圍、濾波器的數(shù)量與最大的多使命交換時間(Switching Time)。
最常用的頻譜闡發(fā)儀是掃瞄調(diào)諧頻譜闡發(fā)儀，其根本布局雷同超外差式吸收器，事情原理是輸入信號經(jīng)衰減器直接外加到混波器，可調(diào)變的當(dāng)?shù)卣袷幤鹘?jīng)與CRT同步的掃瞄產(chǎn)生器產(chǎn)生隨時間作線性變革的振蕩頻率，經(jīng)混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號(IF)再放大、濾波與檢波傳送到CRT的垂直偏向板，因此在CRT的縱軸表現(xiàn)信號振幅與頻率的對應(yīng)干系，信號流程架構(gòu)如圖1.3所示。影響信號反應(yīng)的重要部份為濾波器頻寬，濾波器之特性為高斯濾波器(Gaussian-Shaped Filter)，影響的功效便是量測時常見到的剖析頻寬RBW，Resolution Bandwidth)。RBW代表兩個差別頻率的信號可以大概被清楚的辨別出來的最低頻寬差別，兩個差別頻率的信號頻寬如低于頻譜闡發(fā)儀的RBW，此時該兩信號將重迭，難以辨別，較低的RBW雖然有助于差別頻率信號的辨別與量測，低的RBW將濾除較高頻率的信號成份，導(dǎo)致信號表現(xiàn)時產(chǎn)生失真，失真值與設(shè)定的RBW親昵相干，較高的RBW雖然有助于寬帶帶信號的偵測，將增長噪聲底層值(Noise Floor)，低落量測敏捷度，對付偵測低強(qiáng)度的信號易產(chǎn)生攔阻，因此得當(dāng)?shù)腞BW寬度是準(zhǔn)確利用頻譜闡發(fā)儀重要的觀點(diǎn)。
別的的視反復(fù)寬(VBW，Video Bandwidth)代表單一信號表現(xiàn)在屏幕所需的最低頻寬。如前所闡明，量測信號時，視反復(fù)寬過與不及均非相宜，都將造成量測的困擾，怎樣調(diào)解必須加以相識。通常RBW的頻寬大于即是VBW，調(diào)解RBW而信號振幅并無產(chǎn)生明顯的變革，此時之RBW頻寬即可加以接納。
量測RF視頻載波時，信號經(jīng)設(shè)置裝備部署內(nèi)部的混波器降頻后再加以放大、濾波(RBW決定)及檢波表現(xiàn)等流程，若掃描太快，RBW濾波器將無法完全充電到信號的振幅峰值，因此必須維持充足的掃描時間，而RBW的寬度與掃描時間呈互動干系，RBW較大，掃描時間也較快，反之亦然，RBW得當(dāng)寬度的選擇因而展現(xiàn)其重要性。
較寬的RBW較能充實(shí)地反應(yīng)輸入信號的波形與振幅，但較低的RBW將能區(qū)別差別頻率的信號。比方利用于6MHz頻寬視訊頻道的量測，履歷得知，RBW為300kHz與3MHz時，載波振幅峰值并不產(chǎn)生明顯變革，量測6MHz的視頻信號通常選用300kHz的RBW以低落噪聲。天線信號量測時，頻譜闡發(fā)儀的展頻(Span)利用100MHz，得到較寬闊的信號頻譜需求，RBW利用3MHz。這些的量測參數(shù)并非一成穩(wěn)定，將會依現(xiàn)場狀態(tài)及已往量測的履歷加以調(diào)解。
闡發(fā)頻譜闡發(fā)儀的訊息處置處罰歷程
在量測高頻信號時，外差式的頻譜闡發(fā)儀混波以后的中頻因放大之故，能得到較高的敏捷度，且轉(zhuǎn)變中頻濾波器的頻帶寬度，能容易地轉(zhuǎn)變頻率的辨別率，但由于超外差式的頻譜闡發(fā)儀是在頻帶內(nèi)掃瞄之故，因此，除非使掃瞄時間趨近于零，無法得到輸入信號的及時(Real Time)反應(yīng)，故欲得到與及時闡發(fā)儀的性能一樣的超外差式頻譜闡發(fā)儀，其掃瞄速率要非常之快，若用比中頻濾波器之時間常數(shù)小的掃瞄時間來掃瞄的話，則無法得到信號準(zhǔn)確的振幅，因此欲進(jìn)步頻譜闡發(fā)儀之頻率辨別率，且要能得到準(zhǔn)確之相應(yīng)，要有得當(dāng)?shù)膾呙樗俾省Ｈ粲帽戎蓄l濾波器之時間常數(shù)小的掃描時間來掃描的話，則無法得到信號的準(zhǔn)確振幅。因此，欲進(jìn)步頻譜闡發(fā)儀之頻率辨別率，且要得到準(zhǔn)確之相應(yīng)，要有得當(dāng)?shù)膾呙瓒取?/P>
如阻抗不立室，丈量時肯定要參加阻抗立室器或阻抗轉(zhuǎn)換器。阻抗立室器通常由電感(L)與電容(C)或等效的微帶線(Microstrip Line)所組成。
頻譜儀利用中的帶寬設(shè)置題目
在丈量一些CATV體系指標(biāo)中，每每要用到頻譜儀，為了使丈量效果準(zhǔn)確，在頻譜儀的利用上常涉及到一個辨別帶寬設(shè)置的題目。要弄清這個題目，得要知道一些頻譜儀的根來源根基理。圖1是頻譜儀的根來源根基理框圖。圖中的中反復(fù)率(輸入信號通過與本振信號的和頻或差頻產(chǎn)生)，本振受斜波產(chǎn)生器的控制，在斜波產(chǎn)生器的控制下，本振頻率將從低到高的線性變革。如許在表現(xiàn)時，斜波產(chǎn)生器產(chǎn)生的斜波電壓加到表現(xiàn)器的X軸上，檢波器輸出經(jīng)低通濾波器后接到Y(jié)軸上，當(dāng)斜波產(chǎn)生器對本振頻率舉行掃描時表現(xiàn)器大將主動繪出輸入信號的頻譜。檢波器輸出真?zhèn)�低通濾波器稱為視頻濾波器，用在闡發(fā)掃描時對相應(yīng)舉行膩滑。
1、辨別帶寬
在頻譜闡發(fā)儀中，頻率辨別率是一個非常重要的觀點(diǎn)，它是由中頻濾波器的帶寬所確定的，這個帶寬決定了儀器的辨別帶寬。比方，濾波器的帶寬是100KHZ。那么譜線頻率就有100KHZ的不定性，也即在一個濾波器的帶寬頻率范圍內(nèi)，出現(xiàn)了兩條譜線的話，則儀器不克不及檢出這兩條譜線，而只表現(xiàn)一條譜線，此時儀器所反應(yīng)的譜線電平(功率)是這兩條譜線的電平功率的疊加。因此會出現(xiàn)丈量偏差。以是，對付兩條精密相干的譜線，其辨別力取決于濾波器的帶寬。
我們以丈量載波電平為例，對儀器的辨別帶寬設(shè)置加以比力，圖2是辨別帶寬分別是(由下到上)30KHZ、300KHZ、3MHZ的頻譜曲線(輸入為單個載波信號)，在設(shè)置辨別帶寬時，我們思量的是儀器是否能充實(shí)相應(yīng)輸入信號時有充足的帶寬，準(zhǔn)確的方法是展寬濾波器的帶寬，當(dāng)在屏幕上視察到信號載波幅度不再增永劫，就表現(xiàn)中頻濾波器對輸入信號的相應(yīng)已有充足的帶寬了。在圖中我們看到，當(dāng)辨別帶寬在300KHZ到3MHZ變革時，表現(xiàn)的信號幅度沒有變革，這就可以以為300KHZ帶寬已經(jīng)充足了。別的，辨別帶寬在300KHZ和3MHZ之間設(shè)置時，對付單個載波環(huán)境下的信號幅度沒有變革，但是在現(xiàn)實(shí)丈量CATV體系圖象載波電平常卻不克不及將辨別帶寬設(shè)為3MHZ，這是由于在現(xiàn)實(shí)中圖象載波相近存在相鄰頻道的伴音載波(相距1.5MHZ)，3MHZ帶寬則不克不及把相鄰伴音載波的能量濾失，如許相鄰伴音載波的能量會加到正在丈量的圖象載波上，使測到的電平值比現(xiàn)實(shí)的高。
2、視頻濾波器
在圖1中的檢波器之后的濾波器稱為檢波濾波器又叫視頻濾波器，它是一個低通濾波器，它的作用可以淘汰檢波器輸出的噪聲變革，展現(xiàn)一些已被掩飾包圍且靠近本底噪聲的信號，要是是丈量噪聲功率，它另有助于穩(wěn)固丈量。
檢波器輸出端每每存在直流分量和交換分量，直流分量代表著中頻帶寬內(nèi)存在的能量，以是通過視頻濾波器可到達(dá)提取直流分量去除一些交換分量，如許能給出更穩(wěn)固的無噪聲輸出。圖3是差別視頻帶寬下，檢波器輸出的信號圖，圖3a接納寬帶視頻濾波器，圖3b接納窄帶視頻濾波器，由圖中可看出，接納寬帶濾波器時噪聲的顛簸較大，接納窄帶濾波器時顛簸明顯淘汰，兩者的噪聲均勻值卻一樣，也便是說濾波器不會低落均勻噪聲電平，但能淘汰噪聲的峰值電平。因而能暴暴露用較寬視頻濾波器不克不及看到的低電平信號。但在某些環(huán)境下，如闡發(fā)一些特別的噪聲信號時，我們則必要較寬的視頻濾波器帶寬，以便視察和闡發(fā)，以是我們可憑據(jù)差別的環(huán)境來設(shè)置視頻濾波器的帶寬。
視頻濾波器的帶寬和辨別帶寬的干系是：檢波前的噪聲可以通過較窄的辨別帶寬來低落，從而低落檢波器的噪聲輸出電平;檢波后的噪聲則通過窄帶視頻濾波器來膩滑淘汰噪聲顛簸，但不克不及低落噪聲的均勻功率電平
頻譜儀的掃描速率題目
用頻譜儀對電信號舉行丈量時，為了淘汰丈量偏差，我們每每要憑據(jù)所要丈量的信號特點(diǎn)來設(shè)定儀器的辨別率帶寬、視頻帶寬和掃描速率(或時間)，這幾項儀器參數(shù)設(shè)定是頻譜儀利用中的三大根本設(shè)定。辨別帶寬和視頻帶寬題目在上面的文章以有論述，這里我重要報告一下掃描速率題目。
通常在丈量時我們都盼望儀器能以最快的速率表現(xiàn)相干丈量的效果，那么我們是否可將掃描速率設(shè)得恣意快呢?答復(fù)是否認(rèn)的，我們知道任何電子電路都有差別的事情帶寬，差別的帶寬電路對信號的響合時間是差別的，通常帶寬較寬的電路的響合時間比帶寬較窄的電路的響合時間快。要是掃描速率過快，則電路來不及相應(yīng)而產(chǎn)生表現(xiàn)偏差。在利用頻譜儀舉行信號丈量時，我們每每設(shè)置差別的辨別帶寬，因此儀器的掃描速率也應(yīng)該舉行相應(yīng)的設(shè)置，如許才氣淘汰儀器的表現(xiàn)偏差。
起首，電源對付頻譜闡發(fā)儀來說黑白常重要的，在給頻譜闡發(fā)儀加電之前，肯定要確保電源接法準(zhǔn)確，包管地線可靠接地。頻譜儀設(shè)置裝備部署的是三芯電源線，開機(jī) 之前，必須將電源線插頭插入尺度的三相插座中，不要利用沒有掩護(hù)地的電源線，以防備大概造成的人身傷害。
其次，對信號舉行準(zhǔn)確丈量前，開機(jī)后應(yīng)預(yù)熱三非常鐘，當(dāng)測試環(huán)境溫度轉(zhuǎn)變3—5度時，頻譜儀應(yīng)重新舉行校準(zhǔn)。
三，任何頻譜儀在輸入端口都有一個容許輸入的最大寧靜功率，稱為最大輸入電平。如國產(chǎn)多功效頻譜闡發(fā)儀AV4032要求一連波輸入信號的最大功率不克不及凌駕+30dBmW(1W)，且不容許直流輸入。若輸入信號值凌駕了頻譜儀所容許的最大輸入電平值，則會造成儀器破壞;對付不容許直流輸入的頻譜儀，若輸入信號中含有直流成份，則也會對頻譜儀造成毀傷。
一樣平常頻譜儀的最大輸入電平值通常在前面板靠近輸入毗連口的地方標(biāo)出。要是頻譜儀不容許信號中含有直流電壓，當(dāng)丈量帶有直流分量的信號時，應(yīng)外接一個適當(dāng)數(shù)值的電容器用于隔直流。
當(dāng)對所測信號的性子不太相識時，可接納以下的措施來包管頻譜闡發(fā)儀的寧靜利用：要是有RF功率計，可以用它來先測一下信號電平，要是沒有功率計，則在信號電纜與頻譜儀的輸入端之間應(yīng)接上一個肯定量值的外部衰減器，頻譜儀應(yīng)選擇最大的射頻衰減和大概的最大基準(zhǔn)電平，而且利用最寬的頻率掃寬(SPAN)，包管大概偏出屏幕的信號可以清楚瞥見。我們也可以利用示波器、電壓表等儀器來查抄DC及AC信號電平。
