安捷伦ESA系列频谱仪使用说明材料中文版

Agilent Technologies Training
Agilent
ESA 系列
通用频谱分析仪
安捷伦科技有限公司
电子仪器与系统集团
技术支援中心
ESA频谱分析仪课程内容
Ê信号分析技术简介
Ê频谱分析仪工作原理
Ê频谱分析仪性能指标
ÊESA 频谱仪测试功能及应用
Ê模拟调制信号分析
Ê数字调制信号分析
Ê操作及实验
第一章: 信号分析技术简介
第一章: 信号分析技术简介连续波信号
模拟调制信号
数字调制信号
噪声信号
时域分析
频域分析
调制域分析Noise
Noise
Modulation
Modulation
完整的信号分析内容
z
信号频率
z 信号功率/时间，平均/峰值功率z 调制精度
z 邻道功率比(ACPR)
频道内
（In -channel ）
频道外
（out of channel ）
{
z
谐波
z 远端杂波
带内测试项目
带内测试项目带外测试项目
带外测试项目
信号的基本分析方法
t i m
e
Amplitude (power)
f
r e q u e n c y 时域分析
频域分析
频谱分析仪典型应用
与参考进行对比
增益；噪声测试调制器
混频器
预放
功率和失真测试本振源
参考
调制信号
频率；功率及稳定度
LO
LO
RF 输出
功放
z 信号功率z 信号频率z 相位噪声z 杂波抑制z
谐波抑制
信号的频域指标
杂波：-65dBc
二次谐波：-30dBc
0.5f 0f 02f 0
次谐波
相位噪声
Carrier:载波
+5dBm
-60 dBm
-25 dBm
器件三阶交调性能测试
信号源1
频谱仪
带通滤波器耦合器被测件
f
1f1+ 10 kHz In
衰减器
信号源2
调制信号的矢量描述
BPSK DQPSK and QPSKπ/4 DQPSK
32QAM8 PSK 16QAM MSK
Error Vector Concept Error Vector
Magnitude
(EVM )=(average error magnitude )
(maximum symbol magnitude){I
Q
幅度误差
误差失量
标准参考信号
相位误差
实际信号φx 100%调制信号的误差
调制信号精度分析过程误差信号解调调制器001110
标准参考信号
被测信号
调制信号精度测试
ESA 的数字调制信号分析能力
ESA-E Series
Spectrum Analyzer
Digital demod hardware Measurement
Personality GSM cdmaOne 3.0
GHz
6.7
GHz
13.2
GHz
26.5
GHz Bluetooth 3G
ESA
分析功能
频域解调域时域
ESA
显示面板
ESA
操作面板
ESA 后面板
技术小结
Ø根据信号的特性，可将信号分为：
Ø根据存在形式，信号可分为：
Ø分析CW 信号可利用时域和频域分析法；
Ø分析调制信号精度需进行解调分析；
Ø分析周期变化信号，需利用选时分析能力；
Ø分析瞬变信号，需具备存储分析功能。

非调制连续波信号（CW 信号）；调制信号
连续稳定信号；周期变化信号（例如：脉冲TDMA 信号）；瞬变信号等
第二章:频谱分析仪工作原理
信号频域分析技术
FFT(快速傅立叶变换)
Parallel filters measured
simultaneously
LCD shows full spectral display
A
f
f 1
f 2
A
f
f 1
f 2
Filter 'sweeps' over range of
interest
LCD shows full spectral display
扫频频谱仪
预选滤波器/低通滤波器
参考振荡器
对数放大器
RF 输入衰减器
混频器中频滤波器
检波器
视频滤波器
本振
扫描控制器
中频
放大器
输入
显示结果
扫频式频谱仪组成框图
扫频式频谱仪工作过程
3.6
(GHz)
(GHz)
361
245
31
2
364
5
3.6
(GHz)
0312f IF
Signal Range
LO Range
f s
sweep generator
LO
LCD display
input
mixer
IF filter
detector
A
f
f LO
f s
f s
f s f LO -f s
f LO +f LO
3.6
6.5
6.5
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
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
输入衰减器
输入衰减器
中频放大器
混频器
混频器
f sig
LO
f f sig
LO
f LO f f sig
-LO f f sig
+RF
LO
IF 输入
ESA
对信号的变频处理
B A C
300 MHz LO
LO
amp
filter
det
21.4 MHz Out
21.4 MHz 3rd IF
IF
Processing
2nd LO 3.6 GHz
RF INPUT
Input Attenuator
0 -70 dB
2 dB Step
1st LO 3 -7 GHz
1st LO
3 -7 GHz
1st LO 3 -7 GHz Highband Preselected Mixer
321.4 MHz
IF
Highband Mixer
A
321.4 MHz
IF
B
3Hz -3GHz
3 GHz
Preamp Option
321.4 MHz
IF
C
3 Hz -26.5GHz
中频滤波器
IF FILTER
Display
Input Spectrum IF Bandwidth
(RBW)
检波器
Detector
"bins"
幅度
视频滤波器
VIDEO
FILTER
技术小结
Ø完成频谱分析有：扫频式和FFT两种方式；
ØFFT适合于窄分析带宽，快速测量场合；
Ø扫频方式适合于宽频带分析场合；
Ø单点频CW信号在扫频式频谱仪上测试显示的结果为中频滤波器形状。

第三章:频谱分析仪性能指标
z
工作频率范围
z 频率分辨率(分辨频率间隔信号能力)频谱分析仪基本性能指标
频率幅度z 测量动态范围z
内部失真(测量大信号能力)
z 灵敏度(测量小信号能力)测试精度
测试速度
频率测量范围30Hz 1.5 GHz 3.0 GHz 6.7 GHz 26.5 GHz
13.2 GHz 1 Hz -5 MHz RBW E4401B 1 Hz -5 MHz RBW E4407B 1Hz -5 MHz RBW
1 Hz -5 MHz RBW
1 Hz -5 MHz RBW
E4402B E4404B E4405B ESA-E 9 kHz 1.5 GHz 3.0 GHz 26.5
GHz
1 kHz -5 MHz RBW E4408B E4403B 1 kHz -5 MHz RBW
E4411B 1 kHz -5 MHz RBW
ESA-L
频率分辨率
3 dB
3 dB BW LO 混频器中频滤波器/分辨滤波器
扫描控制器
检波器
输入信号Display
RBW
影响频谱分析仪频率分辨率性能的因素
RBW本振寄生调频
中频滤波器矩形系数
本振相位噪声
RBW 是中频滤波器3dB 带宽60 dB BW
3 dB BW
3 dB
60 dB
60 dB BW
3 dB BW
滤波器矩形系数=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
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
RBW
对频谱仪分辨率的影响 3 dB
10
kHz
10 kHz RBW
中频滤波器矩形系数影响
频谱仪对不等幅信号的分辨能力10 kHz RBW = 10 kHz RBW = 1 kHz
Selectivity 15:110 kHz distortion products 60 dB BW =
15 kHz
7.5 kHz
3 dB
60 dB
ESA 中频滤波器性能
数字滤波器测试结果
本振寄生调频对测量的影响
本振相位噪声对测量的影响
本振相位噪声在频谱上表现为信号噪声边带
RBW设置会影响频谱仪测试速度
Swept too fast 当滤波器带宽小时,其响应时间会相应变长
ESA Segment 分段扫描功能
频谱仪测量灵敏度
频谱仪内部混频器及各级放大器会产生噪声,通过检波器会反映为显示白噪声电平(DANL)频谱仪内部混频器及各级放大器会产生噪声
,
通过检波器会反映为显示白噪声电平
(DANL)扫描
LO
混频器
输入信号
中频滤波器
检波器
频谱仪噪声会影响被测信号功率测试
Actual S/N
Displayed
S/N CW Signal
Apparent Signal
Measured noise level relative to internal
noise Measurement
Error 1 dB
6.87 dB 3 dB 3.02 dB 5 dB 1.65 dB 10 dB 0.46 dB 15 dB 0.14 dB 20 dB
0.04 dB
修正参数
power s = power s+n -power n [mW]
频谱仪显示信号=输入信号+内部噪声
影响频谱仪灵敏度的因素
----衰减器设值
衰减器设值大
噪声电平高
20dB
10dB
0dB
中频放大器
输入衰减器
影响频谱仪灵敏度的因素
----衰减器设值
为保证正确测量信号电平，
频谱仪内部衰减器和中频放大器联动工作
影响频谱仪灵敏度的因素
----RBW
10kHz RBW 3kHz RBW 1kHz RBW
10log----------RBW1
RBW2噪声电平随RBW 按
规律变化
影响频谱仪灵敏度的因素
----VBW
VBW影响显示
噪声电平的方差，
减小VBW得到其
平均值
利用频谱分析仪正确测量噪声信号的方法
功能自动设置频谱仪检波方式为:sample,进行功率平均处理及带宽归一化
Maker Noise
Maker Noise。