频谱仪原理与使用_刘波

中频放大器及衰减器对混频器输出中频信号的电平进行调整
中频带通滤波器选出中频信号
中频放大器及滤波器常采用多级级联，中频带宽由最后一级滤波
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器带宽决定。该带宽可以受控改变，且决定频谱仪的分辨带宽（
RBW）
包络检波器的输入信号通常由对数放大器压缩信号的动态范围， 并且调整其电平范围
低通滤波器的带宽（视频带宽VBW）影响显示信号频谱的平滑度
本振相位噪声（LO Phase Noise）
由本振频率合成器决定
决定测量单频信号相位噪声的下限
影响能观测到的多频、窄带信号的电平范围
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二、频谱仪工作原理：主要性能指标（续一）
最大输入信号电平（Maximum Safe Input Level）
主要由输入衰减器、放大器决定
全国广播电视卫星通信工程师培训班
频谱仪原理与使用
刘波 副教授
2006年9月 南京 国家广播电视安全播出调度中心 南京通信工程学院
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一、频谱仪简介：为什么要用频谱仪
卫星通信信号频率很高（数十兆赫到十几吉赫）、幅度很小（接 收信号经放大后通常仅几毫伏甚至更低）不便用示波器观测。
卫星通信频带内通常有多个不同频率的调制载波同时存在，且在 信号上叠加有相当大的噪声，示波器无法观测。
送到显示器的Y轴 扫描信号发生器在控制本振频率扫频的同时，控制显示器X轴扫描
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二、频谱仪工作原理：工作原理
输入衰减器和滤波器（预选器）限制送给混频器的信号电平和带 宽，保证混频器正常工作
在混频器中，输入信号与本振混频，得到中频信号
本振信号一般由频率合成器产生，可在某一范围内扫描
由中频滤波器或数字滤波器带宽决定
分辨带宽越宽，滤波器稳定时间越短，可提供较快的测量；分辨带 宽越窄，具有更高的频率分辨力和更低的噪声电平
频率准确度和稳定度（ Frequency Accuracy & Stability）
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视频带宽（Video Bandwidth － VBW）
选择较窄的视频带宽，可以得到较为平滑的谱线
需要观测特定时间的信号频谱时，应选择适当的触发方式
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二、频谱仪工作原理：主要性能指标（续三）
其它测试功能
调制分析
噪声系数测试
发射损耗测试
EMI测试
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其它使用性能
频谱存储、打印、输出
编程、遥控
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三、频谱仪使用：参数设置
中心频率（Center Frequency）和频率宽度（Frequency Span ）
对信号的微小失真，从时域有时很难观测。
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对卫星通信信号通常用wk.baidu.com谱仪在频域进行观测，而不是用示波器 在时域进行观测。
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一、频谱仪简介：功能与用途
与在时域上显示电压变化的示波器不同，频谱仪可在频域上显 示功率变化
频谱仪的水平坐标为频率轴，垂直坐标为功率轴 频谱仪主要用于观测和记录某个指定频段内的信号频谱
影响宽带信号测量结果
幅度准确度（Amplitude Accuracy）
二次谐波失真（Second Harmonic Distortion）
影响二次谐波失真测试范围
三阶互调失真（Third Order Intermodulation Distortion）
影响三阶互调失真测量范围
扫描点数（Sweep Points）
一般分最大连续功率和最大脉冲功率
输入信号电平超过最大输入信号电平时，会损坏频谱仪
平均显示噪声电平（Displayed Average Noise Level）
决定频谱仪能显示的最小信号电平，有时也称“灵敏度”
分辨带宽越窄，平均显示噪声电平越小
频响（Frequency Response）
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Center Frequency =（Start Frequency + Stop Frequency）÷2
Frequency Span = Stop Frequency - Start Frequency
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三、频谱仪使用：参数设置（续一）
参考电平（ Reference Level）和电平刻度（ Scale/Div）
中心频率和扫频宽带决定频谱仪观测频率范围
频谱仪中心频率指X轴中心点频率，与观测信号的中心频率相同
频谱仪频率宽度指X轴从最左端（低端）到最右端（高端）对应
的带宽，应略大于观测信号带宽
也可以通过设置起始频率（ Start Frequency ）和终止频率（
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Stop Frequency ）来设置频谱仪观测频率范围
现代频谱仪基本都采用高性能微处理器及DSP器件，使频谱仪的 测量功能得到大大提高
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二、频谱仪工作原理：主要性能指标
频率范围（Frequency Range）
主要由输入预选器、本振和混频器频率范围决定
决定频谱仪能观测信号的频率范围
分辨带宽（Resolution Bandwidth － RBW）
对应于不同型号，扫描时间最长可为300s、1500s、乃至4000s
扫描时间越长，在0 span条件下检测电平变化的范围就越大
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触发方式（Trigger Type）
通常有Free Run, Single, Line, Video, Offset, Delayed, External等 触发方式
扫描点数为显示屏在水平方向上的取样点数量
扫描点数越多，在水平轴上的显示精度就越高
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二、频谱仪工作原理：主要性能指标（续二）
扫描时间（Sweep Time）
频谱仪X轴方向扫描一次所用时间
扫描时间与观测频率宽带（Span）、RBW、VBW；Span越宽、 RBW和VBW越窄、扫描时间越长。扫描时间通常由频谱仪自动 设置
通过对信号的频谱观测，可
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以了解信号在频域的分布情况
以及信号的质量
通过对某部件输入、输出信
号频谱的测量，得到部件的技
术指标
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二、频谱仪工作原理：原理框图
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频谱仪的原理框图如上图所示
输入信号经由衰减器和滤波器，被送到混频器 混频器的本振频率通常为周期性的扫频信号 混频输出经过中频放大、带通滤波、对数放大、包络检波及视频滤波，被