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
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Introducing the New Low-cost CXA Signal Analyzer 2019/9/3
CXA Rear Panel
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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
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现代频谱分析仪的实现方式
FFT分析仪 外差式频谱仪
FFT分析仪
输入信号的带宽被A/D变换器前的模拟低通滤波器所截断，采样 值被保存在一个存储器中，然后用来计算频域信号，最后频谱被 显示出来。
仅适合测量低频信号 动态范围和最大输入频率只能折中处理。 不适合脉冲信号的分析。
应用：Tek实时频谱分析仪
VSA/VXA: 最先进的矢量信号分析软件
89601A/B, N/W9064A 矢量信号分析软件 • 更先进灵活的矢量信号分析能力
• 广泛的解调分析能力
• 可SK 2, 4, 8, 16, LVL • BPSK/QPSK • QAM 16 - 1024 • Bluetooth • RFID • DECT, TETRA • HIPERLAN • DVB, DTV
AGILENT RESTRICTED
DO NOT INCLUDE SLIDE TO EXTERNAL AUDIENCES
RECSTXRIACT:ED最优的测量速度
AGILENT
Speed Benchmark Min Sweep Time
Local Update CF tune and transfer
• cdmaOne/cdma2000/1x EV-DO
• GSM/EDGE
• W-CDMA, HSDPA
• TDS-CDMA
• Fixed and Mobile WiMAX
• And many more…
EMC 基本测试功能–EMC 选件
Marker测量 准峰值，CISPR 平 均检波器 红色谱线标记 超出限制线
CXA 优异的性能
• 和EXA/MXA共用硬软件平台
• 程控命令与EXA, MXA, ESA兼容
• 用于替代CSA和ESA系列
• 基于X系列的良好功能扩展性
主要指标:
• 三阶截止点@ 2 GHz
+13 dBm
• 底噪 @1 GHz
-157 dBm/Hz
• 相位噪声@ 10kHz offset -100 dBc/Hz
QPSK调制信号的时域与频域
噪声信号的时域与频域
频谱分析仪的功率与示波器的功率
频谱仪测得的是包络功率，示波器测得的是瞬时功率
频谱分析仪的时域与示波器的时域
频谱仪的时域（0 span）为包络检波之后的电压包络 的波形。不是真正的时域信号。
2 频谱分析仪的功能与基本原理
功能一 频谱分析——频谱分布、功率谱测量
中频放大器自动补偿衰减作用，输入信 号测量结果不会受衰减器设置的影响
衰减器对本底噪声的影响
Demo2: 改变衰减器, 前置放大器对底噪，内/外部失 真的影响
1. SG: [Frequency->875.08 MHz];[Amplitude-> -100 dBm] 2. N9000A: [CF->875 MHz], [Span->200 kHz], [RBW->300 Hz], [Ref->-80 dBm], 3. N9000A: [Trace/Detector]-> {Trace 1->View};{Trace 2-> Trace On}; 4. N9000A: [Amplitude]->{Attenuation->0 dB} 5. N9000A: [Amplitude]-> {Internal Preamp-> Full Range}
频谱分析仪组成
------混频器
从混频器输出的所有信号分量中，有两个具有最大幅度的 信号是我们最想得到的，是由本振与输入信号之和以及本 振与输入信号之差所产生的信号分量（中频）。参考时基
参考时基
参考时基的精度决定频谱仪的频率精度和相位噪声
本振
晶振的频率精度和稳定度决定了频谱仪的相位噪声。 现代频谱仪均采用本振调谐的方式。 固定中频，避免与可调滤波器相关的难题。
• 幅度精度 (95%)
0.5 dB
• W-CDMA 动态范围 65 dB (with noise correction)
• 分析带宽
10 MHz
• 分辨率带宽
1 Hz – 8 MHz (160种)
Page 51 Group/Presentation Title
AGILENT RESTRICTED DO NOT INCLUDE SLIDE TO EXTERNAL AUDIEN
12.22 ms 50.2 ms
ESA
34.12 ms 341.55 ms 267.36 ms
1855.41 ms
安捷伦X系列频谱仪 提供了业界最优的测 量速度，超过竞争对 手3-5倍
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混频器
n • RF ± m• LO = IF
40G的频谱仪，基波混频的损耗比谐波混频要小，损耗小 本底噪声就低些。
频谱分析仪组成
------中频增益
*用来调节信号在显示器上的垂直位置而不会影响信号在混 频器输入端的电平。
*射频输入衰减器和中频增益是联动的。
频谱分析仪组成
----中频滤波器
RBW是可调的，其可影响频率 选择性、信噪比、测试速度
频谱分析仪组成
------低通滤波/预选器
低通滤波器的作用是阻止高频信号到达混频 器。这样防止带外信号与本振相混频在中频 产生多余的频率响应。
微波频谱分析仪用预选器代替了低通滤波器， 预选器是一种可调滤波器，能够滤掉我们所 关心的频率以外的其它频率上的信号。（预选
器一般只应用在 2 GHz 以上）
橙色谱线标记超 过余量线
自动CISPR频段， 带宽耦合
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互补累积分布函数
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EMC 接收机应用软件： N6141A/W6141A
功能完全满足最新CISPR 16-1-1 or MIL-STD 要求
率差值为中频滤波器的 3dB带宽时，合成响应 曲线仍有两个峰值，中 间下沉大约3dB ������ 我们认为它们是可分辨的
，因此称中频滤波器的3dB带宽 为频谱仪的分辨率带宽RBW
10 kHz RBW
3 dB
10kz
频谱分析仪组成
----检波器
显示检波器类型
– 取样检波 – 正峰值检波 – 负峰值检波 – 正态检波
中频滤波器
输入信号频率分布
中频滤波器带宽
(RBW)
频谱分析仪显示
RBW 是中频滤波器 3dB 带宽
单点频信号在频谱上测试显示结果为中频滤波器的频响形状
3 dB
60 dB
60 dB BW 滤波器矩形系数 = 60 dB BW 3 dB BW
3 dB BW
RBW 是中频滤波器 3dB 带宽
两个等幅信号之间频
频谱分析仪动态范围指标定义
动态范围： 同时测量大信号和小信号的能力
+30 dBm 频谱仪最大输入电平 -10 dBm *混频器压缩电平
仪表显示范围
100 dB
功率测量范围 145 dB 信号／噪声范围 105 dB
无杂散/失真动 态范围 90 dB
仪表噪声电平随 衰减器设值和 ＲＢＷ而变化
带内杂散/失真 -100 dBm
提供完整的辐射，传导预兼容测试功 能
提供标准角球的所有检波器：峰值， 准峰值， EMI 平均和 RMS 平均
传导测试中，支持对数频率显示模式 灵活生成信号列表，自动多检波器信
号测量，和限制线差值计算 通过信号列表操作，可以方便的分辨
出空间信号 柱状图观测信号随时间变化 AM/FM解调侦听
Modern processing Platform:
• 开放式Windows XP Pro 系统 • 提供标准的USB 2.0, 100bT LAN , GPIB, IVI COM连接方式
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内容概要
1、 信号分析与频谱分析概述 2、 频谱分析仪的功能与基本原理 3 、频谱分析仪关键指标的定义 4 、N9000A产品简介
1、 信号分析与频谱分析概述
理想单载波信号在时域和频域的波形
一般单载波信号在时域和频域的波形
周期信号的时域波形与频谱
FM信号的时域与频域
脉冲调制信号的时域与频域
一键式功率测量
• 多载波临道功率比
• 信号功率 • 占用带宽 • 频谱泄露模板 • CCDF 互补累积分布函数 • 突发信号功率测量 • 杂散测量 • List Sweep (仅供程控使用) • …..
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Peak Search Peak Search (Multi)
Preset
CXA 1 ms 7.82 ms 62.75 ms 3.77 ms 15.29 ms 51.83 ms
FSL 2.5 ms 46.59 ms 77.64 ms 10.98 ms 51.98 ms 447.28 ms
FSP
27.97 ms
CXA 丰富的测量功能和良好的扩展性
测试功能:
• 8种一键式功率测量 (将不断增加) • 模拟调制解调 • 相位噪声测量功能 • 噪声系数测量功能 • EMC基础测量功能
本机运行最先进的信号分析软件:
• 89601A VSA: 运行在PC上的矢量信号分析软件 • 89601X VXA: CXA 内置矢量信号分析软件
杂散测试 谐波测试 三阶互调测试 占用带宽 载噪比 时隙信号测试
……
功能二 扩展功能——支持功率计 频率计功能 噪声系数测试 相位噪声测试 测量接收机 网络分析仪(配置跟踪源) 电缆测试 空间场强测试 ……
功能三
信号分析——对各种移动通信标准信号的解调 频率/相位误差 信道功率、ACLR EVM 码域功率 信号统计特性CCDF、APD 星座图 IQ特性 信道列表 调幅深度 ……
现代频谱仪的结构组成
射频部分
硬件结构 重要参数 实现方法
基带数字处理部分
IQ信号的矢量分析 检波方式
扫频式频谱仪组成框图
频谱仪主要功能是显示和测量输入信号的频谱分布和幅值
频谱分析仪组成 ------输入衰减器
衰减器用途
• 大信号衰减，获得最佳动态范围 • 阻抗匹配、抑制非线性 • 鉴别伪信号
•输入衰减器和中频放大器保持联动关系
频谱分析仪组成
3 频谱分析仪关键指标的定义
• 相位噪声（频谱纯度） • 接收机的固有噪声 • 动态范围 • 频率测量精度 • 幅度测量精度 • 分析带宽（解调带宽）
本振信号相位噪声
相位噪声起源于振荡器输出信号的 相位、频率和幅度变化。
本振相位噪声和接收机本底噪声对接收信号的影响
频谱分析仪（接收机）的固有噪声