频谱分析仪PPT课件
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频谱分析仪的工作原理和使用方法ppt课件
3.2 选择性
3 dB
3 dB BW
60 dB 60 dB BW 60 dB BW 3 dB BW
节到混频器的最佳信号电平，已防止发生混频压缩和失真。 信号经过预选器和低通滤波器进入混频器。 信号经过混频后，在其输出端有原来的信号、本振信号，两个输入信号 的和频信号/差频信号，以及其他高次谐波信号。通常我们取其差频信号， 称之为中频信号。 中频滤波器滤出中频信号并进行放大。 中频信号经检波和视频滤波后加到显示器上进行显示，视频滤波器的作 用是对显示屏上所显示的扫迹进行平均或平滑。 频谱仪所显示的谱线是被测信号叠加上频谱仪内部的噪声的总效应。为 了减小噪声对信号幅度的影响，要对经检波后的信号进行视频滤波或视 频平均。 当所选择的视频带宽等于或小于所选择的分辨力带宽(RBW)时，视频电 路的响应已经跟不上中频电路信号的变化，因此对所显示的信号就进行 了平均和平滑，两者之间的比值越小，平滑的效果越好。 视频平均是智能频谱仪为平滑提供的另一种选择。它对多次扫描的数据 逐点进行平均，因此显示的谱线更加平滑。
镜像频率干扰
频谱仪是一台超外差式接收机，它
的混频器是宽带的，因此在用频谱 仪测量信号时除了出现所需的信号 频率谱线外，还会显示出不需要的 镜像频谱。如图所示只要满足;，条 件时，和都会出现在频谱仪的显示 屏幕上，这就是镜像频率干扰。 有两种方案可以抑制镜像频率响应 的干扰：采用预选器和上变频的高 中频。
3.1 分辨力带宽 (RBW)
混频器 3 dB BW
输入频谱
3 dB
检波器
LO
本振
中频滤波器/分辨率带宽滤波器 扫频
分辨率 带宽 显示
3.1 分辨力带宽 (RBW)
10 kHz RBW 3 dB
现代电子测量频谱分析仪PPT课件
5
频谱分析仪
频谱分析仪的用途
信号的频谱分析； 信号的基本参数测量； 频率稳定度的测试； 配接天线后用作场强仪，用于EMC测量； 网络测量；
6
频谱分析仪
频谱分析仪的用途
低频频谱分析仪广泛应用于声频、振动与冲击、 机械工程、建筑、医学等领域；
以FFT为核心的频谱仪能提供包括相位谱在内 的各种频谱，可用于信号的时域、领域、幅值 域的各种分析；
22
频谱分析仪
频谱分析仪的频率分辨率
滤波器的半功率带宽及有效噪声带宽
半功率带宽即为3dB带宽； 当理想的矩形滤波器在矩 形曲线下的面积与实际滤波 器特性曲线下的面积相等时， 矩形的宽度即为实际滤波器 有效噪声带宽； 常用3dB带宽来代替有效 噪声带宽。
23
频谱分析仪
频谱分析仪的频率分辨率
滤波器的半功率带宽及有效噪声带宽
12
频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理
目前微波或 高频频谱分析仪 普遍采用的是扫 频超外差的测试 原理, 简化原理 框图如右图所示
13
频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理
频谱分析的 过程如右图所示
14
频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理
包络检波器：频谱仪显示的是经包络检波器后的视频信号，检 波器应跟随 IF信号的包络而变化，而不是随 IF正弦波本身的 瞬时值而变。
54
频谱分析仪
频谱仪使用中的问题
第一级混频器过载造成的失真 当输入信号的幅度超过了混频电路的最大线性范围时， 其输出的幅度就会比正常值低，并且由于交调或谐波失真 而产生出许多不需要的信号； 对于一般的频谱分析仪，加到第一级混频器上的最佳信 号幅度约为+17dBmV；
55
频谱分析仪
频谱分析仪
频谱分析仪的用途
信号的频谱分析； 信号的基本参数测量； 频率稳定度的测试； 配接天线后用作场强仪，用于EMC测量； 网络测量；
6
频谱分析仪
频谱分析仪的用途
低频频谱分析仪广泛应用于声频、振动与冲击、 机械工程、建筑、医学等领域；
以FFT为核心的频谱仪能提供包括相位谱在内 的各种频谱，可用于信号的时域、领域、幅值 域的各种分析；
22
频谱分析仪
频谱分析仪的频率分辨率
滤波器的半功率带宽及有效噪声带宽
半功率带宽即为3dB带宽； 当理想的矩形滤波器在矩 形曲线下的面积与实际滤波 器特性曲线下的面积相等时， 矩形的宽度即为实际滤波器 有效噪声带宽； 常用3dB带宽来代替有效 噪声带宽。
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频谱分析仪
频谱分析仪的频率分辨率
滤波器的半功率带宽及有效噪声带宽
12
频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理
目前微波或 高频频谱分析仪 普遍采用的是扫 频超外差的测试 原理, 简化原理 框图如右图所示
13
频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理
频谱分析的 过程如右图所示
14
频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理
包络检波器：频谱仪显示的是经包络检波器后的视频信号，检 波器应跟随 IF信号的包络而变化，而不是随 IF正弦波本身的 瞬时值而变。
54
频谱分析仪
频谱仪使用中的问题
第一级混频器过载造成的失真 当输入信号的幅度超过了混频电路的最大线性范围时， 其输出的幅度就会比正常值低，并且由于交调或谐波失真 而产生出许多不需要的信号； 对于一般的频谱分析仪，加到第一级混频器上的最佳信 号幅度约为+17dBmV；
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频谱分析仪
[课件]频谱分析仪基础PPT
![[课件]频谱分析仪基础PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/4f418e015901020207409ca3.png)
影响频谱仪灵敏度的主要因素
VBW影响显示
VBW影响显示 噪声电平的方差， 减小VBW得到其 平均值， 减小VBW有利于 在噪声背景下检 测CW信号。
2018/12/4
频谱分析仪的性能指标
内部失真
2018/12/4
频谱分析仪产生内部失真的原因
混频器以及内部其它电路产生的非线性失真
2018/12/4
3. VBW设置为最小。
4.前置放大器的噪声系数最小。（增益大 于噪声系数）
2018/12/4
改变衰减器
来判断频谱仪测试结果的真实性。
2018/12/4
提高频谱仪幅度测量精度的方法
内部自校 设置参考电平，使被测信号电平尽可能接近参考电平 频响误差修正
2018/12/4
提高频谱仪频率测量精度的方法
本振相位噪声在频域上表现为信号频谱的噪声边带
2018/12/4
频谱仪测试的灵敏度
2018/12/4
影响频谱仪灵敏度的主要因素
衰减器设置
衰减器设置值 越大，噪声电 平越高。
2018/12/4
影响频谱仪灵敏度的主要因素
RBW
噪声电平随RBW按照
10logRBW1/RBW2
规律变化
2018/12/4
计数器功能
计数器方式下，频谱仪频率测量精度和扫频宽度无关。
2018/12/4
2018/12/4
2018/12/4
2018/12/4
2018/12/4
附录
采样频率决定了测量信号的最大带宽。
频谱分析仪测量信号的频率信息，包括频率，功
率，谐波失真，杂波干扰，信号的相位噪声谱，
器件的噪声系数高级的频谱分析仪还可以实现对
《频谱分析仪讲》课件
航空航天
在航空航天领域， 频谱分析仪被广泛 应用于飞行器通信 和雷达系统的频谱 分析和故障诊断。
电磁兼容性 测试
频谱分析仪可以用 于评估电磁兼容性， 检测和分析电子设 备之间的干扰情况。
音频分析
音频分析包括音频 信号的频谱分布、 谐波失真、杂散和 噪声等特性的分析。
五、频谱分析仪的市场现状与趋势
1 全球频谱分析仪市
分析范围不足
分析范围可以通过选用具有更大频率范围的 频谱分析仪来解决。
信号干扰
信号干扰可能会影响频谱分析结果，可以通 过优化测量环境、屏蔽干扰源等方式来解决。
校准问题
频谱分析仪的校准非常重要，可以定期进行 校准或选择具备自动校准功能的仪器。
七、总结与展望
频谱分析仪的发展 历程
频谱分析仪经过多年的发展， 已经成为电子测量领域中不 可或缺的重要工具。
未来发展方向
未来频谱分析仪将继续向更 高频率、更高精度、更智能 化的方向发展。
重点关注领域
未来频谱分析仪在5G通信、 物联网、射频芯片等领域将 发挥重要作用。
Res BW、VID BW、 RBW
Res BW指的是分辨带宽， VID BW指的是视频带宽， RBW指的是实时带宽。
信噪比、动态范围、 相位噪声
这些参数描述了频谱分析 仪的性能，包括信号与噪 声的比例、动态范围以及 相位噪声水平。
四、频谱分析仪的典型应用
无线电通信
频谱分析仪用于无 线电通信系统的频 谱监测、无线电干 扰分析等应用。
《频谱分析仪讲》PPT课 件
#ห้องสมุดไป่ตู้频谱分析仪讲
一、频谱分析仪的基本概念
频谱分析仪的定义
频谱分析仪是一种测量电信号频谱分布的仪器，用于分析信号的幅度和频率特性。
最新-频谱分析仪原理.ppt
-115 dBm (1 kHz BW & 0 dB ATTENUATION)
频谱仪平均噪声电平
安捷伦 N9000A 新产品&应用介绍
安捷伦N9000A CXA 信号分析仪
最新X系列信号分析仪提供了优异的性能， 已经收到广泛认可的用户界面，快速的测量 速度，丰富的测量功能，和优秀的扩展性.
节约成本, 提高测量速度 灵活配置 丰富的测量应用功能 矢量信号分析软件
显示的本底噪声电平依赖于RF衰减器
衰减器设值大 噪声电平高
显示的本底噪声电平依赖于RBW带宽
噪声电平随RBW 按
RBW1
10log----------
RBW2 规律变化
频谱仪最低本底噪声显示的设置
最小RBW设值 最小衰减器设值 减少VBW*（平滑谱线） 前置放大器(增益>噪声系数）
…更多功能，值得期待! 良好的使用性和代码兼容性
CXA Front Panel
Page 49
Introducing the New Low-cost CXA Signal Analyzer 2019/9/3
CXA Rear Panel
Page 50
Introducing the New Low-cost CXA Signal Analyzer 2019/9/3
(Normal) – 平均检波 – 准峰值检波
常用检波器的选择
1.测量CW信号，正峰值（Positive Peak） 检波器 2.测量噪声或者宽带信号功率，平均（Average） 或者 样本 （Sample）检波器 3.同时测量CW信号并观察噪声特性，标准正态（Normal ）检波器
检波器与踪迹方式的关系
Page 57
频谱仪功能介绍PPT课件
Amplitude Range DSA自动识别TX1000
Measurement 设置 upper or/and lower limit 连接DUT到VB 电桥 通过DSA设置TX1000的开关 设置 Start Freq
通过•不通同颜过色的不迹线同清晰颜观察色比较的改变迹RBW线后的清频谱晰变化观察 比较改变RBW后的频谱变化 transient limiter frequency response
功能应用举例
噪声光标、NdBT带X宽1000
占用带宽帮助检查99%的发射功率是否在限定的频带范围内； 按开 Cal Open 从而得到全开路的迹线
噪声光标、N使dB用带宽USB连接TX1000，为其供电及指令传输
打开 Peak Table
打开 Corr TaDbleSA自动识别TX1000 中峰心值频 搜率索/，扫下宽通个、过峰起值D始，S/终左A止设峰频值置率TX1000的开关
•借助于10Hz RBW，清 晰分辨出相邻的2个信号
功能应用举例
Pass/Fail
打开 Pass/Fail 标记限制线 设置 upper or/and lower limit 设置 Fail Stop 设置 Beeper
Lower limit line
Upper limit line
Pass counter
频谱仪功能介绍前面板控制区光标区常用功能键高级测量区编辑区跟踪源输出usb接口射频输入常用功能键频谱分析仪的基本设置x轴frequencychannelfreq中心频率扫宽起始终止频率y轴amplituderangeampt参考电平衰减器前置放大器y轴刻度刻度类型y轴单位功能应用举例amplitudecorrectionspectrumanalyzercabletransientlimiter标记校正数据dut打开correctioncablefrequencyresponse打开corrtable使用补偿的数据进行测量transientlimiterfrequencyresponse功能应用举例zerospan包络信号amsignalasksignal设置中心频率setuprbw控制区控制区bwdetsweeptrig分辨率带宽视频带宽检波类型滤波器类型扫描时间触发类型tracepftg迹线类型迹线运算迹线点数通过失败跟踪源功能举例借助于10hzrbw清晰分辨出相邻的2个信号通过不同颜色的迹线清晰观察比较改变rbw后的频谱变化功能应用举例passfailupperlimitlinelowerlimitline打开passfail标记限制线设置upperorandlowerlimit设置failstop设置beeperpassfailratiopasscounterppassfail指示功能应用举例tg打开tgfilter设置startfreq设置stopfreq连接tg到rfin端口打开normalize调节normreflvl连接dut测量传递特性光标区光标区markermarker光标x值光标y值光标中频光标步进光标参考光标类型光标迹线光标表peakmarkerfctn峰值搜索下个峰值左峰值噪声光标ndb带宽频率计数峰值高度峰值阈值峰值表功能应用举例peaktabledisplayline打开peaktable设置peaksorting设置peakreadout设置displayline峰值表根据指定的顺序排列
Measurement 设置 upper or/and lower limit 连接DUT到VB 电桥 通过DSA设置TX1000的开关 设置 Start Freq
通过•不通同颜过色的不迹线同清晰颜观察色比较的改变迹RBW线后的清频谱晰变化观察 比较改变RBW后的频谱变化 transient limiter frequency response
功能应用举例
噪声光标、NdBT带X宽1000
占用带宽帮助检查99%的发射功率是否在限定的频带范围内； 按开 Cal Open 从而得到全开路的迹线
噪声光标、N使dB用带宽USB连接TX1000，为其供电及指令传输
打开 Peak Table
打开 Corr TaDbleSA自动识别TX1000 中峰心值频 搜率索/，扫下宽通个、过峰起值D始，S/终左A止设峰频值置率TX1000的开关
•借助于10Hz RBW，清 晰分辨出相邻的2个信号
功能应用举例
Pass/Fail
打开 Pass/Fail 标记限制线 设置 upper or/and lower limit 设置 Fail Stop 设置 Beeper
Lower limit line
Upper limit line
Pass counter
频谱仪功能介绍前面板控制区光标区常用功能键高级测量区编辑区跟踪源输出usb接口射频输入常用功能键频谱分析仪的基本设置x轴frequencychannelfreq中心频率扫宽起始终止频率y轴amplituderangeampt参考电平衰减器前置放大器y轴刻度刻度类型y轴单位功能应用举例amplitudecorrectionspectrumanalyzercabletransientlimiter标记校正数据dut打开correctioncablefrequencyresponse打开corrtable使用补偿的数据进行测量transientlimiterfrequencyresponse功能应用举例zerospan包络信号amsignalasksignal设置中心频率setuprbw控制区控制区bwdetsweeptrig分辨率带宽视频带宽检波类型滤波器类型扫描时间触发类型tracepftg迹线类型迹线运算迹线点数通过失败跟踪源功能举例借助于10hzrbw清晰分辨出相邻的2个信号通过不同颜色的迹线清晰观察比较改变rbw后的频谱变化功能应用举例passfailupperlimitlinelowerlimitline打开passfail标记限制线设置upperorandlowerlimit设置failstop设置beeperpassfailratiopasscounterppassfail指示功能应用举例tg打开tgfilter设置startfreq设置stopfreq连接tg到rfin端口打开normalize调节normreflvl连接dut测量传递特性光标区光标区markermarker光标x值光标y值光标中频光标步进光标参考光标类型光标迹线光标表peakmarkerfctn峰值搜索下个峰值左峰值噪声光标ndb带宽频率计数峰值高度峰值阈值峰值表功能应用举例peaktabledisplayline打开peaktable设置peaksorting设置peakreadout设置displayline峰值表根据指定的顺序排列
Agilent频谱仪介绍PPT课件
[ Max Mixer Lvl: -10dBm 频谱仪混频器工作电平，Ref Lvl- AttenuationMixer Lvl
2021/3/9
11
频谱分析仪操作菜单
-------------基本参数设置
BW/
Avg
[ Res BW] Auto/Man
频谱仪分辨带宽, 1Hz~8MHz/步进变化。
激活Marker用于两个信号幅度/频率差值参数测试
[ Delta Pair] Ref/ 移动Delta Marker位置的方式（改变Ref 或Marker)
[ Span Pair] Span/center 设置Delta Marker测量的频率差值或中心值
[ Off ]
将Marker测量关闭
[ Select Marker] 1,2,3,4 选择激活测量的Marker
[ Function off]
关闭Marker测量功能
[ Marker Count]
频率计数器功率,提高信号频率测量分辨率和精度
2021/3/9
17
频谱分析仪操作菜单
-------------基本测量功能
Marker
[ Mkr CF] [ MKr CF step] [ MKr Start] [ MKr stop] [ MKr Ref Lvl ]
噪声,杂散
2021/3/9
3
完整的信号分析内容
带内测试项目
带外测试项目
频道内
{（In-channel） 频道外 （out of channel）
信号频率 信号功率/时间，平均/峰值功率 调制精度
邻道功率比(ACPR)
谐波 远端杂波
2021/3/9
4
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产品型号 生产厂家 频率范围 频率读出
分辨率带宽
噪声边带 显示范围 频率响应 噪声电平 卡读写器 功能扩充
AV4031 电子第41所 50kHz~22GHz ±5MHz
1kHz~3MHz
-95dBc/Hz 80dB ±2dB -107dBm
无 无
AV4032 电子第41所 9kHz~26.5GHz ±510Hz 1GHz处
频谱分析仪讲义提纲
1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作 8、频谱仪基本使用
频谱分析仪基础
频谱仪发展史
粗略扫中频的频谱监视器 扫本振的全景接收机 智能频谱分析仪 多功能频谱分析仪 高性能频谱分析仪
频谱仪主要用途
视频检波
中频信号频谱噪仪声经电平包络(1检kH波z) 器后有四中视频检波方式
动态范围 dBc
3R0EDF
P4EA0K
-40dBm
2D
L5OG0
10
ROSENFEL功L 率dB6/0 检波 (dB) 70
ATTEN 10 dB
3D
3D
功率 (dB)
2D 二阶2失D 真 正3峰D值检波
三阶失真
8f0 2f 3f
基础：对被测信号自身应有一定的了解。 一般：对被测信号应知道所在的频段范围内。 高级：对被测信号一无所知。
大范围内搜索
频谱分析仪基本测量
调制信号测量
调幅信号
调频信号
脉冲信号
扫频测量 时域测量 FFT变换
频域测量 Bessel函数法
Haberly法
窄带测量 宽带测量
频谱分析仪基本测量
调幅信号
扫频方法测量调幅信号
30Hz~3MHz
-105dBc/Hz 80dB ±1.5dB -127dBm
有 有
频谱分析仪讲义提纲
1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作 8、频谱仪基本使用
频谱分析仪基本测量
基础测量 直接设置
被测量信号的频率 被测量信号的功率 设置测量范围
频谱分析仪基本原理实现
射频 衰减器 FRF
低通 第一 低通 第二
滤波器变频器 滤波器 变频器
F1IF
F2IF
MXR1
YTF
MXR2
带通 第三 步进 带宽 对数 滤波器变频器 放大器 滤波器 放大器
F3IF
LOG
检波器
第一本振 F1lo YTO
扫描斜波发生器
显示器
频谱分析仪基本原理实现
频率读出准确度
中心频率是随流过自身的电流来改变的，频率 范 预围选为器2GHz~26.5GHz。它与本振时同间步门调谐，对带 外和镜像响应有很好的抑制，达到对被测信号的 预选的目的。
复合 信号
触发 信号
时间 门
实测 谱线
频谱分析仪讲义提纲
1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作 8、频谱仪基本使用
频谱分析仪基本概念
分辨率
灵敏度
扫速
REF 0 dBm ATTEN 10dB
PEAK
当VBW≥RBW时：
ST≥ K*SPAN/（RBW）2
LOG
10 dB/
频谱仪的灵敏度常以显示平均噪当声V电BW平≤来RB表W时示：
Pin = -174dBm + fdB+10logB ST≥K*SPAN/ （ RBW*VBW ）
X(nT)
处理器
窗口显示器
输入
f1 (a) 时域波形
V1
ADC
t
(b) 取样函数
fs1
fs2
fS
V3 FFT
t
t
(c) 取样波形 f2
fs3
频谱分析仪讲义提纲
1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作 8、频谱仪基本使用
fdB 整机的噪声系数f B 接收机同的步3d调B谐中滤频波带器宽 K>2.5
(a)
(b) 数字滤波(器c) K<1
CENTER 300输MH入z 频谱
屏幕谱SP线AN形50状0kHz
#RES BW xx MHz
#VBW xxMHz
SWP xx msec
分辨力太低图形
频谱分析仪基本概念
信号失真
动态范围
微波通信网络 雷达、导航、电子对抗 频率管理 信号监测
频谱分析仪基础
信号周期
时域分析
升降沿
峰值电压
信
号
信号频率
谐波分量
频域分析
信号功率
寄生、交调
信号边带
频谱分析仪基础
频谱分析仪基础
信号频谱分析
动态信号分析仪
频谱分析仪
X(t)
衰减器
模拟 滤波器
S(t)
取样器
T转模=换V数21器/ fS
数字 滤波器
90 (a二) 阶失真
2f1-f2 f1 f2 2f2-取f1样检波
（b 三阶失真
负峰值检波
-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10
混频器输入电平
CENTER 300 MHz
SPAN 500 MHz
RES BW 1 MHz
VBW 1 MHz SWP 50 msec
预选器的特点：
频预选谱器分为带析通仪滤波基器本，概其3念dB带宽为定值，但
MARKER D 1.0 kHz -26 dB
D dB
fc
fm
AM%=200•10-（DdB/20）
频谱分析仪基本测量
调幅信号
MARKERD 10msec 1.00 x
时域方法测量调幅信号
MARKERD 5.00ms .818 X
T
Emax
最宽的分辨带宽 最宽的视频带宽 线性方式显示 零扫宽
Emin
信号分辨率带宽
开环本振频谱仪 锁频本振频谱仪 合成本振频谱仪
LC 滤波器 晶体滤波器 有源滤波器 数字滤波器
频谱分析仪讲义提纲
1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作 8、频谱仪基本使用
频谱分析仪基本指标
频谱分析仪基本测量
调幅信号
FFT变换测量调幅信号
MARKER D 1kHz -26dB
DdB
fm
频谱分析仪基本测量
调频信号
频域法测量调频信号
MARKERD 1本测量
30Hz~3MHz
-105dBc/Hz 80dB ± 1.5dB -125dBm
有 有
AV4033 电子第41所 9kHz~26.5GHz ±10Hz 1GHz处
1Hz~3MHz
-113dBc/Hz 100dB ± 1.5dB -140dBm
无 无
HP8593E 美国HP公司 9kHz~22GHz ±510Hz 1GHz处