1、怎樣設置才能獲得頻譜儀較好的靈敏度,以方便觀測小信號?
首先根據(jù)被測小信號的大小設置相應的中心頻率、掃寬(SPAN)以及參考電平;然后在頻譜分析儀沒有出現(xiàn)過載提示的情況下逐步降低衰減值;如果此時被測小信號的信噪比小于15db,就逐步減小RBW,RBW越小,頻譜分析儀的底噪則越低,靈敏度就越高。
如果頻譜分析儀有預放,打開預放。預放開,可以提高頻譜分析儀的噪聲系數(shù),從而提高了靈敏度。對于信噪比不高的小信號,可以減少VBW或者采用軌跡平均,平滑噪聲,減小波動。
需要注意的是,頻譜儀測量結果是外部輸入信號和頻譜分析儀內部噪聲之和,要使測量結果準確,通常要求信噪比大于20db。
2、分辨率帶寬(RBW)越小越好嗎?
RBW越小,頻譜分析儀靈敏度就越好,但是,掃描速度會變慢。建議根據(jù)實際測試需求設RBW,在靈敏度和速度之間找到平衡點–既保證準確測量信號又可以得到快速的測量速度。
3、平均檢波方式(Average Type)是如何選擇、Power?Logpower?Voltage?
Logpower對數(shù)功率平均、它通常又稱為Videoaveraging,這種平均方式具有最低的底噪,適合于低電平連續(xù)波信號測試。但對”類噪聲“信號會有一定的誤差,比如寬帶調制信號W-CDMA等。
功率平均、又稱RMS平均,這種平均方式適合于“類噪聲“信號(如CDMA)總功率測量。
電壓平均、這種平均方式適合于觀測調幅信號或者脈沖調制信號的上升和下降時間測量。
4、掃描模式的選擇、SWEEP還是FFT?
現(xiàn)代頻譜儀的掃描模式通常都具有SWEEP模式和FFT模式。通常在比較窄的RBW設置時,F(xiàn)FT比SWEEP更具有速度優(yōu)勢,但在較寬RBW的條件下,SWEEP模式更快。
當掃寬小于FFT的分析帶寬時,F(xiàn)FT模式可以測量瞬態(tài)信號;在掃寬超出頻譜分析儀的FFT分析帶寬時,如果采用FFT掃描模式,工作方式是對信號進行分段處理,段與段之間在時間上存在不連續(xù)性,則可能在信號采樣間隙時,丟失有用信號,頻譜分析就會存在失真。這種類型信號包括、脈沖信號,TDMA信號,F(xiàn)SK調制信號等。
5、檢波器的選擇對測量結果的影響?
PEAK檢波方式、選取每個BUCKET中的最大值作為測量值。這種檢波方式適合連續(xù)波信號及信號搜索測試。
SAMPLE檢波方式、這種檢波方式通常適用于噪聲和“類噪聲”信號的測試。對于NEGPEAK檢波方式、它適合于小信號測試,例如EMC測試。而對于NORMAL檢波方式、它更適合于同時觀察信號和噪聲。
6、跟蹤源(tg)的作用是什么?
跟蹤源是頻譜分析儀上的常見選件之一。當跟蹤源輸出經被測件的輸入端口,而此器件的輸出則通常連接到頻譜儀的輸入端口時,這樣頻譜儀以及跟蹤源形成了一個完整的自適應掃頻測量系統(tǒng)。跟蹤源輸出的信號的頻率能精確地跟蹤頻譜分析儀的調諧頻率。頻譜儀配搭跟蹤源選件,可以用作簡易的標量網(wǎng)絡分析,觀測被測件的激勵響應特性曲線,例如、器件的頻率響應、插入損耗等。
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。
2、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。
5、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)。
6、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。
一、實時帶寬
1、對于示波器來說,帶寬通常是其測量頻率范圍。而頻譜儀則有中頻帶寬、分辨帶寬等帶寬定義。這里,我們以能對信號進行實時分析的實時帶寬作為討論對象。
2、對于頻譜儀來說,末級模擬中頻的帶寬通常可以作為其信號分析的實時帶寬,大多數(shù)的頻譜分析的實時帶寬只有幾兆赫茲,通常較寬的實時帶寬通常為幾十兆赫茲,當然目前帶寬最寬的FSW頻譜儀可以達到500兆赫茲。而示波器的實時帶寬為其實時取樣的有效模擬帶寬,一般為數(shù)百兆赫茲,高的可達數(shù)千兆赫茲。
3、這里需要指出的是,大多數(shù)的示波器在垂直刻度設置不同時,其實時帶寬可能并不一致,在垂直刻度設置到最靈敏時,其實時帶寬通常會下降。
4、從實時帶寬來說,示波器普遍優(yōu)于頻譜儀,這對于某些超寬帶信號分析尤其有好處,特別是在調制分析上有著無可比擬的優(yōu)勢。
二、動態(tài)范圍
1、動態(tài)范圍指標因其定義不同而有所不同,很多情況下,動態(tài)范圍被描述為儀器測量最大信號和最小信號的電平差值。當改變測量設置時,儀器測量大信號和小信號的能力是不一樣的,例如頻譜分析儀在衰減設置不一樣的情況下,其測量大信號所帶來的失真是不一樣的。在這里,我們討論儀器能夠同時測量大小信號的能力,即在不改變任何測量設置的情況下,示波器和頻譜儀在合適設置情況下的較好動態(tài)范圍。
2、對于頻譜儀來說,在不考慮相位噪聲等近端噪聲和雜散情況下,平均噪聲電平、二階失真、三階失真是制約動態(tài)范圍的最主要因素,以主流頻譜儀的技術指標計算,其理想動態(tài)范圍約為90dB(受二階失真限制)。
3、大多數(shù)的示波器由于受其AD有效取樣位數(shù)和噪聲底的限制,傳統(tǒng)示波器的理想動態(tài)范圍通常不超過50dB。(對于R&SRTO示波器,在100KHzRBW時,其動態(tài)范圍可高達86dB)。
4、從動態(tài)范圍來看,頻譜儀要優(yōu)于示波器。但這里要指出的是,這對于常在信號的頻譜分析來說確實如此,然而示波器的頻譜是同一幀數(shù)據(jù),頻譜儀的頻譜大多數(shù)情況下都不是同一幀數(shù)據(jù),因而對于瞬變信號來說,頻譜儀可能無法測量到。而示波器發(fā)現(xiàn)瞬變信號(信號滿足動態(tài)范圍的情況下)的概率要大得多。
三、功率測量準確度
對于頻域分析來說,功率測量準確度是非常重要的技術指標。無論是示波器還是頻譜儀,對功率測量準確度的影響量都是非常多的,下面分別列出其主要的影響量:
1、對于示波器來說,功率測量準確度的影響量有:端口不匹配引起的反射、垂直系統(tǒng)誤差、頻率響應、AD量化誤差、校準信號誤差等。
2、對于頻譜儀來說,功率測量準確度的影響量有:端口不匹配引起的反射、參考電平誤差、衰減器誤差、帶寬轉換誤差、頻率響應、校準信號誤差等。
3、此處我們不對影響量進行逐一分析比較,我們通過對1GHz頻率信號的進行功率測量來對比,通過RTO示波器和FSW頻譜儀的測量對比可以看出,在1GHz處,示波器與頻譜儀的功率測量值僅相差0.2dB左右,這是非常好的測量準確度指標。因為頻譜儀在1GHz處的測量準確度是非常好的。
4、另外,在頻率范圍內,示波器的頻率響應指標也是很好的,4GHz范圍內不超過0.5dB,從這點來說,示波器甚至優(yōu)于頻譜儀的性能。
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