頻譜儀是一種常用的分析儀器,主要針對于射頻和微波信號進行檢測,在多個領域中都有一定的應用。
頻譜儀選型指南:
1、頻率范圍
頻譜工作時所能分析的信號頻率范圍。為頻譜的指標,必須保證測試信號在頻譜的工作頻率范圍以內。
2、輸入功率
頻譜的輸入功率分為平均連續(xù)、脈沖輸入功率。平均連續(xù)功率是指儀器能連續(xù)輸入信號的最大功率值。脈沖輸入功率是指頻譜能測量的脈沖輸入功率的值(嚴格遵守廠家要求的脈沖寬度,占空比參數)。輸入功率一般單位用dBm表示,dBm是一個考征功率絕對值的值,計算公式為:10lg(功率值/1mw)。例如:0dBm=1mW,20dBm=100mW,30dBm=1000mW=1W。
3、輸入阻抗
分析儀對信號源呈現的終端阻抗。射頻和微波分析儀的額定阻抗通常是50Ω。對于某些系統(tǒng)(如有線電視),標準阻抗是75Ω。阻抗不匹配將造成很大的測量誤差,甚至干擾電路運行。
4、平均噪聲電平(DANL)
平均噪聲電平相當于頻譜自身噪聲的大小,選擇與工程師所測量的最小信號幅度有關。理想狀態(tài)DANL越小越好,但是隨著DANL越小需要的技術復雜程度越高價格就越為昂貴。測量如同在航行時只有海水低于礁石的時候我們才能看見礁石。
5、前置放大器
在頻譜內增加一個微小信號放大模塊,可以改善系統(tǒng)(前置放大器和頻譜分析儀)靈敏度。主要用于測量微小信號。
6、跟蹤源
在頻譜內增加一個與頻譜同步的掃頻信號源。添加跟蹤源后可進行標量網絡參數測量、例如:可以測試被測單元(如放大電路,濾波電路)的頻率特性曲線,配合駐波比測試套件也可以實現反射系數、回波損耗、駐波的測量。
選型小提示:
在測量信號頻譜時若信號為偶發(fā)跳變信號,則普通掃頻式頻譜因掃描速度較慢將很難測量到信號,需要使用較新的實時類頻譜。
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儀器內部計算機設有三個常用校準程序:頻率校準、幅度校準和預選器(YTF)校準?! ∫弧㈩l率校準 1、當頻譜儀經過振動、運輸、長時間放置或大的環(huán)境溫度變化時,頻譜儀頻率調諧會發(fā)生變化,帶來頻率測量誤差,嚴重時會出現測量信號左右晃動的現象,通過頻率校準可以排除該現象。校準的過程主要是以300MHz信號為參考信號,對頻譜儀的掃描時間、中心頻率、跨度(掃寬)、YIG主線圈延遲、副線圈靈敏度、掃頻靈敏度進行誤差校準,使頻譜儀頻率調諧范圍正常。 2、校準方法是:用頻率/幅度校準電纜,將校準信號(CALOUTPUT)接入頻譜儀的信號輸入端。按【CAL】〔CALFREQ〕,頻譜儀進入頻率校準程序。校準結束后,屏幕上出現“CALDONE”信息,按〔CALSTORE〕鍵將校準數據存儲在儀器的E2PROM中?! 《⒎刃省 ?、與頻率校準一樣,當頻譜儀測量幅度準確度發(fā)生變化時,通過幅度校準程序可以使儀器滿足出廠指標,過程主要是以300MHz信號為參考信號,對頻譜儀的整個通道幅度、分辨帶寬濾波器、對數放大器、以及輸入衰減器等幅度進行誤差測量并校正。 3、校準方法是:用頻率/幅度校準電纜,將校準信號(CALOUTPUT)接入頻譜儀的信號輸入端。按【CAL】〔CALAMP〕,頻譜儀進入幅度校準程序。校準結束后,屏幕上出現“CALDONE”信息,按〔CALSTORE〕鍵將校準數據存儲在儀器的E2PROM中?! ∪㈩A選器(YTF)校準 1、預選器的掃頻和跟蹤是頻譜儀諧波波段的關鍵。該機設計上采用了和第一本振相互獨立的驅動電路,對各波段分別校準和驅動。在頻譜儀快掃、慢掃、跨波段掃時,對第一振蕩器和預選器的磁滯、延遲進行補償,大大地改善了YTF的跟蹤特性。如果頻譜儀在諧波波段上有5dB或更大的幅度誤差,往往是儀器放置時間較長,環(huán)境溫度變化較大所造成的。預選跟蹤器不良會造成幅度測量誤差,甚至測不到信號,此時應該進行YTF校準?! ?、校準方法是:用YTF校準電纜,將100MHZ梳狀波(COMB)信號接到頻譜儀的RF輸入端。按【CAL】〔CALYTF〕,頻譜儀進入YTF校準程序。校準結束后,屏幕上出現“CALDONE”信息,按〔CALSTORE〕鍵將校準數據存儲在儀器的E2PROM中?! ?、如果在校準期間退出或校準不能完成出現錯誤信號,按〔CALFETCH〕取回校準數據。這時儀器將需要重新調整和修理。
頻譜是頻率譜密度的簡稱,是頻率的分布曲線。復雜振蕩分解為振幅不同和頻率不同的諧振蕩,這些諧振蕩的幅值按頻率排列的圖形叫做頻譜。
頻譜儀的分類: 一般分為FFT(快速傅里葉變化)和掃頻式頻譜儀。其中FFT式頻譜儀適合窄分析帶寬,快速測量場合,掃頻式頻譜儀適合寬頻帶分析場合。 頻譜儀內部原理: 1、輸入衰減器 信號進入頻譜儀后,先經過一個輸入衰減器,作用為防止大信號進入混頻器,造成混頻器過載,增益壓縮,畸變。衰減器雨后面的中頻放大器是互動的,中頻放大器補償前面的衰減值,保證信號大小不變?! ?、低通濾波器 低通濾波器決定了頻譜儀的分析能力,頻譜儀上標注的頻率范圍就是由此濾波器決定。 3、混頻器 混頻器,通過本振(LO)將輸入信號下變頻到中頻。 4、中頻濾波器 中頻濾波器即頻譜儀面板上設置的RBW,是可調的,調節(jié)RBW會影響頻率選擇性,信噪比和測試速度?! ?、包絡檢波器 將中頻信號轉換為基帶信號或者視頻信號。有正向檢波(顯示最大值),負向檢波(顯示最小值),采樣檢波(顯示中值)?! ?、視頻濾波器 一般為一低通濾波器,此濾波器主要是為了減少噪聲的峰峰值變化,測試小信號時會用到。
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