频谱分析仪的使用方法

频谱分析仪的使用方法

13MHz信号。一般情况下，可以用示波器判断13MHz电路信号的存在与否，以及信号的幅度是否正常，然而，却无法利用示波器确定13MHz电路信号的频率是否正常，用频率计可以确定13MHz电路信号的有无，以及信号的频率是否准确，但却无法用频率计判断信号的幅度是否正常。然而，使用频谱分析仪可迎刃而解，因为频谱分析仪既可检查信号的有无，又可判断信号的频率是否准确，还可以判断信号的幅度是否正常。同时它还可以判断信号，特别是VCO信号是否纯净。可见频谱分析仪在手机维修过程中是十分重要的。

另外，数字手机的接收机、发射机电路在待机状态下是间隙工作的，所以在待机状态下，频率计很难测到射频电路中的信号，对于这一点，应用频谱分析仪不难做到。

一、使用前须知

在使用频谱分析仪之前，有必要了解一下分贝(dB)和分贝毫瓦(dBm)的基本概念，下面作一简要介绍。

1．分贝(dB)

分贝是增益的一种电量单位，常用来表示放大器的放大能力、衰减量等，表示的是一个相对量，分贝对功率、电压、电流的定义如下：

分贝数：101g(dB)

分贝数=201g(dB)

分贝数=201g(dB)

例如：A功率比B功率大一倍，那么，101gA／B=10182’3dB，也就是说，A

功率比B功率大3dB，

2．分贝毫瓦(dBm)

分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：

分贝毫瓦=101g(dBm)

例如，如果发射功率为lmw，则按dBm进行折算后应为：101glmw／1mw=0dBm。如果发射功率为40mw，则10g40w／1mw--46dBm。

二、频谱分析仪介绍

生产频谱分析仪的厂家不多。我们通常所知的频谱分析仪有惠普(现在惠普的测试设备分离出来，为安捷伦)、马可尼、惠美以及国产的安泰信。相比之下，惠普的频谱分析仪性能最好，但其价格也相当可观，早期惠美的5010频谱分析仪比较便宜，国产的安泰5010频谱分析仪的功能与惠美的5010差不多，其价格却便宜得多。

下面以国产安泰5010频谱分析仪为例进行介绍。

1．性能特点

AT5010最低能测到2.24uv，即是-100dBm。一般示波器在lmv，频率计要在20mv以上，跟频谱仪比相差10000倍。如用频率计测频率时，有的频率点测量很难，有的频率点测最不准，频率数字显示不稳定，甚至测不出来。这主要足频率计灵敏度问题，即信号低于20mv频率计就无能为力了，如用示波器测量时，信号5％失真示波器看不出来，在频谱仪上万分之一的失真都能看出来。

但需注意的是，频谱仪测量的是高频信号，其高灵敏度也就决定了，要注意被测信号的幅度范围，以免损坏高频头，在2.24uv-1V之间，超过其范围应另加相应的衰减器。

AT5010频谱分析仪频率范围在0.15～1000MHz(1G)，其系列还有3G、8G、12G等产品。

AT5010频谱分析仪可同时测量多种(理论上是无数个)频率及幅度，Y轴表示幅度，X轴表示频率，因此能直观的对信号的组成进行频率幅度和信号比较，这种多对比件的测量，示波器和频率计是无法完成的。

2．性能指标

(1)频率

频率范围：0．15—1050MHz

中心频率显示精度：士lOOkHz

频率显示分辨率：lOOkHz

扫频宽度：100kHz／格—100MHz／格

中频带宽(一3dB)：400kHz和20kHz

扫描速度：43Hz

(2)幅度

幅度范围：一100～+13dBm

屏幕显示范围：80dBm(10dB／格)

参考电平：一27-13dBm(每级10dB)

参考电平精度：±2dD

平均噪声电平：一99dBm

(3)输入。

输入阻抗：50n

插座：BNC

衰减器：0~40dB

输入衰减精度：±1dDm

最大输入电平：+10dBm、+25V(DC)

3．安泰5010频谱分析仪功能介绍

安泰5010频谱分析仪面板功能示意图如图4-4所示。

(1)聚焦旋钮(FOCJS)：用于光点锐度调节。

(2)亮度调节旋钮(1NTENS)：用于光点亮暗调节。

(3)电源开关(POWER)：被按下后，频谱分析仪开始工作。

(4)轨迹旋钮(TR)：即使有磁性(铍膜合金)屏蔽，地球磁场对水平扫描线的影响仍不可能避免。通过轨迹旋钮内装的一个电位器来调整轨迹；使水平扫描线与水平刻度线基本对齐。

频谱分析仪测量场强方法

中心议题：频谱仪的电平刻度的转换和阻抗匹配问题

频谱分析仪防过载

选择合适的中频带宽测试

解决方案：采用中频替代法

输入衰减器不宜放在0dB的位置

频谱分析仪是一种应用广泛的信号分析仪器。它可用来测量信号的频率、电平、波形失真、噪声电平、频谱特性等，加上标准天线还可用来测量场强。它的主要特点是：能宽频带连续扫描，并将测得的信号在CRT屏上直观地显示出来。在整个频段内，电平显示范围大于70dB，在无线电电波测量中可以很方便地看出频谱占用和信号活动情况，所以在很多场合，频谱仪正在替代场强仪成为电波测量中一种新的被广泛应用的仪器。但必竟二者设计上有差异，因此使用侧重面应有所有同，否则将会带来很大的测量误差。

一、电平刻度的转换和阻抗匹配问题

通常，频谱仪的显示刻度单位是dBm，而在场强测量和有关电波传播问题讨论中，习惯采用dBμv/m 为单位，因此首先就有一个单位转换问题。实际上场强测量就是标准天线端感应电压的测量，因此只要将频谱仪的读数换算成电压单位，加上天线的天线系数即可求得待测场强。

频谱仪的单位换算系数随其输入阻抗的不同而不同，对于50Ω系统，

VdBuV=PdBm+107dB而对于75Ω系统，则VdBuV=PdBm+108.8dB

现代频谱仪多采用微机处理，显示刻度可以自动转换。在实际测量中要特别注意天线阻抗与测试系统的匹配问题，避免产生失配误差。由于频谱仪在使用中是进行宽带扫描，所以所用天线要求也都是宽带天线，而宽带天线的VSWR一般都较大，如果与频谱仪联接的不是匹配天线，则要对所用天线的天线系数重新校对。

在实际测量中，输入衰减器不宜放在0dB的位置，如果衰减器置0，输入信号直接接到混频器上，则阻抗特性变差，造成较大的失配误差。

二、防止频谱分析仪过载

一般测试接收机的输入端都有带有调谐式高放电路，以抑制带外信号，提高灵敏度。

而频谱分析仪由于其宽带连续快速扫描的特性，输入端一般都直接接到第一混频器上。当信号电平较高时，混频器工作在非线性变频状态，将产生高阶互调和混频增益压缩，而且过高的电平（一般大于5dBm）将烧坏混频器，故在使用中要合理地选择射频衰减器以确保线性工作状态。