第五章 频谱分析仪测量解析
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Crystal Reference
sweep generator
detector
Log Amp
video filter
CRT display
混频器
Mixer input
MIXER
RF IF
f
-
LO
f sig
f
+
LO
f sig
f sig
LO
f sig
f LO
f LO
中频滤波器
IF Filter
减小带宽，分辨率提高， 同时也改善了信噪比 （SNR），但是，扫描 速度和轨迹刷新速度降 低。我们可以根据测量 要求在几方面之间进行 折中
2
电子信号表述
由于所有的电信号都可以有一系列正弦波组合而成，即正弦波 是最基本的电信号。
正弦波一般表达式可以这样表示。
S（t） =A（t）COS[（t）t+ 参数：
S（t）电子信号的时域表述 A（t）电子信号的振幅 （t）电子信号的角频率
（t）电子信号的相位
（t）]
第一节 定义
问题: 1. 什么是频谱分析仪 2. 为什么要用频谱分析仪
作为显示横坐标。
RF INPUT ATTENUATOR
IF GAIN
SWEEP GEN
frequency LCD DISPLAY
信号频谱分析
实时
非实时
动态信号分析仪
扫频频谱分析仪
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
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
概述 频谱分析仪的不同类型
多通道滤波器式分析仪
X（f）=
-
x（t）e-jt dt
时域
傅里叶变换 频域
x（t）= 1/2- X（j ）ejtdω
4
Frequency versus Time Domain
频域和时域关系图
5
f（t）
t f（t）
t f（t）
t
时域波形
V（f）
f V（f）
f V（f）
f
频域波形
6
• 可以给频谱仪下如下定义: 频谱仪是一种把射频和微波信号显示成频 率的函数的仪器.
A
并联滤波器同时测量
LCD 显示总的频 谱
f1 f2
f
可以完成实时频谱测量的仪器除了FFT分析仪，还有 多通道滤波器式分析仪等。
概述
频谱仪发展与用途
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
频谱仪主要 用途
高性能频谱分析仪
微波通信 雷达、导航、电子对抗
频率管理 信号监测 EMI诊断、EMC测量
analog-to-digital converter (ADC).
VIDEO FILTER
24
其他部件
Other Components
LO：local oscillator，is a Voltage Controlled Oscillator (VCO)
扫描斜坡发生器：sweep
LO
generator ，使LO频率改变，
主要常用测试类型 调制
失真
.
噪声
频谱分析仪原理框图
Spectrum Analyzer Block Diagram
RF input attenuator
Input signal
Pre-Selector Or Low Pass
Filter
IF gain mixer
IF filter
local oscillator
7
时域
傅里叶变换 频域
时域分析：示波器
信 号
频域分析：频谱仪
信号周期 升降沿 峰值电压
信号频率 谐波分量 信号功率 寄生、交调 信号边带
第二节 几种常见信号频谱
• 最单纯的信号是理想正弦波,大的频谱是一根单一 的谱线,其它所有非正弦周期信号都可用傅氏级数 展开为一系列正弦谐波的总和.
Voltage Voltage
第五章 频谱分析仪测量
8563A
SPECTRUM ANALYZER 9 kHz - 26.5 GHz
频谱分析仪测量及噪声测量
第一节 定义 第二节 几种常见信号频谱
单脉冲,周期脉冲,调幅波 第三节 频谱分析仪介绍及其主要性能参数
重点:分辨带宽 补充:有关分辨力的一些问题 第四节 几种测试 频率﹑功率﹑相位噪声等参数测试 重点讲噪声系数的测量 第五节 噪声测量
Input Spectrum
IF Bandwidth (RBW)
Display
分辨率带宽resolution bandwidth (RBW)
IF FILTER
工作原理
中频滤波器的实现
分辨率带宽
LC 滤波器 晶体滤波器
有源滤波器 数字滤波器
3MHz——100kHz带宽由LC滤波器来实现； 30kHz——1kHz带宽由晶体滤波器来实现； 300Hz——30Hz带宽由有源滤波器来实现。
检波器
Detector
包络检波后数值化 处理作为纵坐标值 analog-to-digital converter (ADC).
“进程"
DETECTOR
amplitude
正峰值检波: 显示进程中的最大值 负峰值检波:显示进程中的最小值 取样检波:显示进程中的最后值
中频信号频谱仪经包络检波器后有四中视频检波方式
频谱分布
10
5.2.2 周期性脉冲频谱
Rate=1/T
T
Rise time
Power
Pulse
tபைடு நூலகம்
Width
On/Off ratio Time
Power
1/T
1/t
11
Voltage
5.2.3 调幅波
Carrier Time
Modulation
12
第三节 频谱分析仪介绍及其 主要性能参数
13
概述 动态信号分析仪与扫频频谱分析仪
Time
Oscilloscope
Frequency
Spectrum Analyzer
9
5.2.1 单个脉冲
v (t )
V0
/2 /2
0
-
t
+
波形曲线
V ( f ) /V0
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
-5π -4π -3π -2π -π
-0.2
π 2π 3π 4π 5π /
-5/τ -4/τ -3/τ -2/τ -1/τ 0 1/τ 2/τ 3/τ 4/τ 5/τ f
REF -40dBm
ROSENFELL 检波
PEAK
LOG 10 dB/
ATTEN 10 dB
正峰值检波 取样检波
负峰值检波
CENTER 300 MHz
SPAN 500 MHz
23
RES BW 1 MHz
VBW 1 MHz SWP 50 msec
视频滤波器
Video Filter
低通滤波器，位于包络检波之 后ADC之前，限制视频放大器 带宽，起到平均及平滑作用
sweep generator
detector
Log Amp
video filter
CRT display
混频器
Mixer input
MIXER
RF IF
f
-
LO
f sig
f
+
LO
f sig
f sig
LO
f sig
f LO
f LO
中频滤波器
IF Filter
减小带宽，分辨率提高， 同时也改善了信噪比 （SNR），但是，扫描 速度和轨迹刷新速度降 低。我们可以根据测量 要求在几方面之间进行 折中
2
电子信号表述
由于所有的电信号都可以有一系列正弦波组合而成，即正弦波 是最基本的电信号。
正弦波一般表达式可以这样表示。
S（t） =A（t）COS[（t）t+ 参数：
S（t）电子信号的时域表述 A（t）电子信号的振幅 （t）电子信号的角频率
（t）电子信号的相位
（t）]
第一节 定义
问题: 1. 什么是频谱分析仪 2. 为什么要用频谱分析仪
作为显示横坐标。
RF INPUT ATTENUATOR
IF GAIN
SWEEP GEN
frequency LCD DISPLAY
信号频谱分析
实时
非实时
动态信号分析仪
扫频频谱分析仪
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
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
概述 频谱分析仪的不同类型
多通道滤波器式分析仪
X（f）=
-
x（t）e-jt dt
时域
傅里叶变换 频域
x（t）= 1/2- X（j ）ejtdω
4
Frequency versus Time Domain
频域和时域关系图
5
f（t）
t f（t）
t f（t）
t
时域波形
V（f）
f V（f）
f V（f）
f
频域波形
6
• 可以给频谱仪下如下定义: 频谱仪是一种把射频和微波信号显示成频 率的函数的仪器.
A
并联滤波器同时测量
LCD 显示总的频 谱
f1 f2
f
可以完成实时频谱测量的仪器除了FFT分析仪，还有 多通道滤波器式分析仪等。
概述
频谱仪发展与用途
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
频谱仪主要 用途
高性能频谱分析仪
微波通信 雷达、导航、电子对抗
频率管理 信号监测 EMI诊断、EMC测量
analog-to-digital converter (ADC).
VIDEO FILTER
24
其他部件
Other Components
LO：local oscillator，is a Voltage Controlled Oscillator (VCO)
扫描斜坡发生器：sweep
LO
generator ，使LO频率改变，
主要常用测试类型 调制
失真
.
噪声
频谱分析仪原理框图
Spectrum Analyzer Block Diagram
RF input attenuator
Input signal
Pre-Selector Or Low Pass
Filter
IF gain mixer
IF filter
local oscillator
7
时域
傅里叶变换 频域
时域分析：示波器
信 号
频域分析：频谱仪
信号周期 升降沿 峰值电压
信号频率 谐波分量 信号功率 寄生、交调 信号边带
第二节 几种常见信号频谱
• 最单纯的信号是理想正弦波,大的频谱是一根单一 的谱线,其它所有非正弦周期信号都可用傅氏级数 展开为一系列正弦谐波的总和.
Voltage Voltage
第五章 频谱分析仪测量
8563A
SPECTRUM ANALYZER 9 kHz - 26.5 GHz
频谱分析仪测量及噪声测量
第一节 定义 第二节 几种常见信号频谱
单脉冲,周期脉冲,调幅波 第三节 频谱分析仪介绍及其主要性能参数
重点:分辨带宽 补充:有关分辨力的一些问题 第四节 几种测试 频率﹑功率﹑相位噪声等参数测试 重点讲噪声系数的测量 第五节 噪声测量
Input Spectrum
IF Bandwidth (RBW)
Display
分辨率带宽resolution bandwidth (RBW)
IF FILTER
工作原理
中频滤波器的实现
分辨率带宽
LC 滤波器 晶体滤波器
有源滤波器 数字滤波器
3MHz——100kHz带宽由LC滤波器来实现； 30kHz——1kHz带宽由晶体滤波器来实现； 300Hz——30Hz带宽由有源滤波器来实现。
检波器
Detector
包络检波后数值化 处理作为纵坐标值 analog-to-digital converter (ADC).
“进程"
DETECTOR
amplitude
正峰值检波: 显示进程中的最大值 负峰值检波:显示进程中的最小值 取样检波:显示进程中的最后值
中频信号频谱仪经包络检波器后有四中视频检波方式
频谱分布
10
5.2.2 周期性脉冲频谱
Rate=1/T
T
Rise time
Power
Pulse
tபைடு நூலகம்
Width
On/Off ratio Time
Power
1/T
1/t
11
Voltage
5.2.3 调幅波
Carrier Time
Modulation
12
第三节 频谱分析仪介绍及其 主要性能参数
13
概述 动态信号分析仪与扫频频谱分析仪
Time
Oscilloscope
Frequency
Spectrum Analyzer
9
5.2.1 单个脉冲
v (t )
V0
/2 /2
0
-
t
+
波形曲线
V ( f ) /V0
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
-5π -4π -3π -2π -π
-0.2
π 2π 3π 4π 5π /
-5/τ -4/τ -3/τ -2/τ -1/τ 0 1/τ 2/τ 3/τ 4/τ 5/τ f
REF -40dBm
ROSENFELL 检波
PEAK
LOG 10 dB/
ATTEN 10 dB
正峰值检波 取样检波
负峰值检波
CENTER 300 MHz
SPAN 500 MHz
23
RES BW 1 MHz
VBW 1 MHz SWP 50 msec
视频滤波器
Video Filter
低通滤波器，位于包络检波之 后ADC之前，限制视频放大器 带宽，起到平均及平滑作用