頻譜分析儀的工作原理和使用方法研討課件

頻譜分析儀的工作原理和使用方法

1.

概述2

頻譜分析儀的工作原理3

頻譜分析儀性能參數的基本概念4

頻譜分析儀的測量準確度5

頻譜分析儀使用中應注意的問題6

頻譜分析儀使用實例－E4405B頻譜分析儀的工作原理和使用方法1. 概述1頻譜分析儀的工作原理和使用方法1.

概述1.1

時域分析1.2

頻域分析1.3

頻譜儀的發(fā)展2

頻譜分析儀的工作原理2.1

頻譜分析儀的類型2.1.1.

實時頻譜分析儀2.1.2.

掃頻頻譜分析儀2.2

超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理2.3

基波及諧波混頻3

頻譜分析儀性能參數的基本概念3.1

分辨力(RBW)3.2

選擇性3.3

剩余調頻3.4

邊帶噪聲(相位噪聲)3.5

自適應關系頻譜分析儀的工作原理和使用方法3.6

動態(tài)范圍3.7

靈敏度3.8

視頻帶寬(VBW)3.9

信號/失真3.10

信號/噪聲4

頻譜分析儀的測量準確度4.1

頻率測量準確度4.2

幅度測量準確度5

頻譜分析儀使用中應注意的問題6

頻譜分析儀使用實例－E4405B6.1

E4405B的前后面板開關，旋鈕，接頭的功能6.2

測量實例－測量AM信號波形6.3

測量實例－看懂校準證書頻譜分析儀的工作原理和使用方法1. 概述頻譜分析儀的工作原理21概述1.1

時域分析1.2

頻域分析1.3

頻譜儀的發(fā)展1概述1.1時域分析31概述

無論你是一個電子設備或系統的設計制造工程師，還是一個電子器件或系統的現場維護/修理人員，都需要一臺能觀察并幫助你分析你的設備或系統產生的電信號或電信號通過你的器件或系統后質量變化的情況，比如，信號的功率和幅度，調制或邊帶等等，通過分析來驗證你的設計，確定器件或系統的性能，判別故障點，找出問題的所在，這就是信號特性分析。目前，信號分析主要從時域，頻域和調制域三個方面進行。1概述

無論你是一個電子設備或系統的設計制造工程師，還是41概述1概述51概述1.1時域分析所謂時域分析就是觀察并分析電信號隨時間的變化情況。例如，信號的幅度，周期或頻率等。時域分析常用儀器是示波器。但是示波器還不能提供充分的信息，因此就產生了用頻域分析的方法來分析信號。1.2頻域分析觀察并分析信號的幅度(電壓或功率)與頻率的關系，它能夠獲取時域測量中所得不到的獨特信息。例如諧波分量，寄生信號，交調、噪聲邊帶。最典型的頻域信號分析是測量調制，失真和噪聲。通常進行信號頻域分析的儀器就是頻譜分析儀。1概述1.1時域分析61.2頻域分析1.2頻域分析71.2頻域分析頻譜分析儀(頻譜儀)是信號頻域特性分析的重要工具。它將一個由許多頻率分量組成復雜的信號分解成各個頻率分量。每一個頻率分量的電平被依次顯示出來。頻域分析測量有許多獨特的優(yōu)點。用頻譜分析的方法很容易測量一個信號頻率，功率，諧波分量，調制假信號和噪聲等。1.2頻域分析頻譜分析儀(頻譜儀)是信號頻域特性分析的重要工81.2頻譜儀的發(fā)展30年代末期，第一代掃頻式頻譜儀誕生。60年代末期，可以為頻譜儀提供頻率和幅度的校準，前端預選的頻譜儀問世，它標志著頻譜儀從此進入了定量測試的時代。70年代末，隨著集成電路技術，快速A/D變換技術，頻率合成技術，數字存儲技術，尤其是微處理器技術的飛速發(fā)展，頻譜儀的技術指標大幅度提高。頻率范圍擴展到100Hz-20GHz，分辨力帶寬達到10Hz。現在，頻譜分析儀的測量頻率范圍已達到30Hz-50GHz，外混頻可以擴展到mm波波段，分辨力帶寬從1Hz-3MHz，測量信號的動態(tài)范圍100dB，顯示平均噪聲-110dBm。1.2頻譜儀的發(fā)展30年代末期，第一代掃頻式頻譜儀誕生。92頻譜分析儀的工作原理2.1

頻譜分析儀的類型2.1.1.

實時頻譜分析儀2.1.2.

掃頻頻譜分析儀2.2

超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理2.3

基波及諧波混頻2頻譜分析儀的工作原理2.1 頻譜分析儀的類型102頻譜分析儀的工作原理我們知道，當一個信號隨時間做周期或準周期變化時，用付里葉變換可以表示成一個基波分量及許多諧波分量之和的形式?；ê透鞔沃C波的能量按其頻率高低的次序排列就是信號的頻譜。對于非周期性信號(如隨機信號)可以看成是一個周期T為無限大的周期信號，即頻率間隔為無限小，其譜線是連續(xù)的，稱為連續(xù)譜。2頻譜分析儀的工作原理我們知道，當一個信號隨時間做周期或112.1.1實時頻譜分析儀所謂實時頻譜分析儀是指能實時顯示信號在某一時刻的所有頻率成分的分析結果。見圖2.2。輸入預放濾波檢波指示圖2.2實時頻譜分析儀2.1.1實時頻譜分析儀所謂實時頻譜分析儀是指能實時顯示122.1.1實時頻譜分析儀被測輸入信號經過寬帶預放放大后，由多路分配器分別送到并聯的多個帶通濾波器，每個濾波器從被測信號中選出與其相對應的頻譜分量，經檢波器檢波后送到各個顯示器保持并顯示?，F在基本不用。還有一種快速付里葉變換(FFT)式頻譜分析儀也屬于實時型頻譜分析儀，見圖2.1。2.1.1實時頻譜分析儀被測輸入信號經過寬帶預放放大后，132.1.1實時頻譜分析儀還有一種快速付里葉變換(FFT)式頻譜分析儀也屬于實時型頻譜分析儀，見圖2.1。圖2.1傅立葉分析儀2.1.1實時頻譜分析儀還有一種快速付里葉變換(FFT)式142.1.1實時頻譜分析儀圖2.3是付里葉分析儀原理框圖。由于取樣與A/D轉換速度的限制，快速付里葉變換(FFT)式頻譜分析儀無法用于高頻及微波范圍的頻譜分析儀。ADFFT衰減器模擬濾波器取樣器數字濾波器處理器顯示器模/數變換器fs圖2.3付里葉分析儀原理框圖2.1.1實時頻譜分析儀圖2.3是付里葉分析儀原理框圖。由152.1.2掃頻頻譜分析儀調諧濾波式頻譜分析儀是用掃描發(fā)生器驅動調諧濾波器，在整個頻率范圍內改變一個帶通濾波器的中心頻率來工作的。隨著中心頻率的移動，依次選出的被測信號各頻譜分量，再經濾波器和視頻放大后加到顯示器的垂直偏轉電路。而水平偏轉的輸入信號來自驅動并調諧帶通濾波器的同一掃描發(fā)生器。這樣，水平軸就可以用于表示頻率。目前大量使用的是超外差式頻譜分析儀。它又可以分為掃中頻和掃高頻(掃前端)兩種。較老式的頻譜儀大都是掃中頻。由于掃頻寬度不大，故又稱窄帶頻譜儀。掃中頻頻譜儀的另一個缺點是可能出現雜波干擾和假響應較多，而且動態(tài)范圍小，靈敏度又低，現在基本被淘汰。2.1.2掃頻頻譜分析儀調諧濾波式頻譜分析儀是用掃描發(fā)生162.1.2掃頻頻譜分析儀2.1.2掃頻頻譜分析儀172.1.2掃頻頻譜分析儀調諧濾波器檢波器顯示器掃描發(fā)生器2.1.2掃頻頻譜分析儀調諧濾波器檢波器顯示器掃描發(fā)生器182.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理

現代掃前端超外差頻譜分析儀的框圖見圖2.6。主要組成部分有射頻輸入衰減器，預選器或低通濾波器，混頻器，中頻(IF)放大器，中頻濾波器，檢波器，視頻放大器，本振，掃描發(fā)生器和LCD顯示器。2.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理現代掃前端超外差頻譜192.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理圖2.6掃前端超外差頻譜分析儀原理框圖2.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理圖2.6掃前端超外差202.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理輸入信號經過射頻衰減后被控制在頻譜儀的安全輸入電平以內，并且調節(jié)到混頻器的最佳信號電平，已防止發(fā)生混頻壓縮和失真。信號經過預選器和低通濾波器進入混頻器。信號經過混頻后，在其輸出端有原來的信號、本振信號，兩個輸入信號的和頻信號/差頻信號，以及其他高次諧波信號。通常我們取其差頻信號，稱之為中頻信號。中頻濾波器濾出中頻信號并進行放大。中頻信號經檢波和視頻濾波后加到顯示器上進行顯示，視頻濾波器的作用是對顯示屏上所顯示的掃跡進行平均或平滑。頻譜儀所顯示的譜線是被測信號疊加上頻譜儀內部的噪聲的總效應。為了減小噪聲對信號幅度的影響，要對經檢波后的信號進行視頻濾波或視頻平均。當所選擇的視頻帶寬等于或小于所選擇的分辨力帶寬(RBW)時，視頻電路的響應已經跟不上中頻電路信號的變化，因此對所顯示的信號就進行了平均和平滑，兩者之間的比值越小，平滑的效果越好。視頻平均是智能頻譜儀為平滑提供的另一種選擇。它對多次掃描的數據逐點進行平均，因此顯示的譜線更加平滑。2.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理輸入信號經過射頻衰減后212.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理F11F(3.9214GHz)YTO(4~8)GHz掃描發(fā)生器顯示器檢波器對數放大器帶寬濾波器步進放大器第三變頻器帶通濾波器第三本振300MHz第二本振3.6GHz第二變頻器低通濾波器第一變頻器低通濾波器預選器YTF(0~70)dB第一本振MXR1F21F(321.4MHz)F31F(21.4MHz)F21F(321.4MHz)2.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理F11F(3.9214222.3基波及諧波混頻如果希望擴展頻譜儀的工作頻率范圍，必須加寬第一本振的調諧或掃頻范圍，只得增加本振的頻段和插件數目。這種基波混頻方式雖然有好處，但是設備繁復，不經濟。實際上完全可以利用本振的諧波來與信號混頻，從而大大擴展工作頻段。鏡像頻率干擾頻譜儀是一臺超外差式接收機，它的混頻器是寬帶的，因此在用頻譜儀測量信號時除了出現所需的信號頻率譜線外，還會顯示出不需要的鏡像頻譜。2.3基波及諧波混頻如果希望擴展頻譜儀的工作頻率范圍，必23鏡像頻率干擾

頻譜儀是一臺超外差式接收機，它的混頻器是寬帶的，因此在用頻譜儀測量信號時除了出現所需的信號頻率譜線外，還會顯示出不需要的鏡像頻譜。如圖所示只要滿足;，條件時，和都會出現在頻譜儀的顯示屏幕上，這就是鏡像頻率干擾。有兩種方案可以抑制鏡像頻率響應的干擾：采用預選器和上變頻的高中頻。鏡像頻率干擾

頻譜儀是一臺超外差式接收機，它的混頻器是寬24鏡像頻率干擾

(1)預選器預選器的跟蹤技術，也就是寬帶YIG調諧濾波器和低相噪YIG調諧振蕩器之間頻率關系的統調，是寬帶頻譜分析儀的一個關鍵技術。(2)高中頻放大器為了抑制鏡像頻率響應的影響，必須提高中頻。采用上變頻方案，寬頻帶頻譜儀總是被劃分為高低兩個波段。由于預選器頻率下限的限制，在高波段就采用了預選器。而在低波段采用了高中頻上變頻的方案。對于低波段(9kHz~2.95GHz)，本振為(4~8)GHz，第一中頻為;從而在這一波段中很好地抑制了鏡頻信號干擾的影響。鏡像頻率干擾

(1)預選器252.3基波及諧波混頻多重響應－本振的基波和諧波與同一信號混頻產生同一中頻。

諧波響應——本振的基波和諧波與信號的多個頻率成分進行混頻產生同一中頻。

2.3基波及諧波混頻多重響應－本振的基波和諧波與同一信號混263頻譜分析儀性能參數的基本概念3.1

分辨力(RBW)3.2

選擇性3.3

剩余調頻3.4

邊帶噪聲(相位噪聲)3.5

自適應關系3.6

動態(tài)范圍3.7

靈敏度3.8

視頻帶寬(VBW)3.9

信號/失真3.10信號/噪聲3頻譜分析儀性能參數的基本概念3.1 分辨力(RBW)273頻譜分析儀性能參數的基本概念當我們選用頻譜儀進到測量時，我們必須要知道頻譜儀的一些最基本的技術技能，包括:1頻率測量范圍。(最低的頻率和最高的頻率)。2幅度測量范圍(也就是最大的輸入電平與最小可測量的信號)。3用頻譜儀同時測量兩個不同頻率的信號特性(動態(tài)范圍與分辨力)。4用頻譜儀測量不確定度(包括幅度和頻率)。3頻譜分析儀性能參數的基本概念當我們選用頻譜儀進到測量時283.1分辨力帶寬(RBW)分辨力帶寬(RBW)——表征頻譜儀能明確分離出兩個等幅信號的能力。理論上講被測信號以譜線的形式顯示在頻譜儀的顯示屏上，但是實際上信號是不能為一條無限窄的譜線，它有一定的寬度和形狀。頻譜儀的分辨力取決于中頻濾波器的帶寬，因此也稱為頻譜儀的分辨力帶寬。濾波器的帶寬通常由3dB(功率)或6dB(電壓)點描述，帶寬越小，分辨力就越高。因此中頻濾波器的3dB帶寬決定了區(qū)別兩個等幅度信號的最小頻率間隔。3.1分辨力帶寬(RBW)分辨力帶寬(RBW)——表征293.1分辨力帶寬(RBW)3.1分辨力帶寬(RBW)303.1分辨力帶寬(RBW)3.1分辨力帶寬(RBW)313.2選擇性表征頻譜儀能夠明確分辨出兩個不等幅度信號的能力，也叫形狀因子。它通常被規(guī)定為中頻濾波器60dB帶寬和3dB帶寬的比值。兩個幅度相差60dB的不等幅度信號的頻率間隔至少是60dB帶寬一半的情況下才能分辨出小信號，因此選擇性是分辨不等幅信號的關鍵參數。3.2選擇性表征頻譜儀能夠明確分辨出兩個不等幅度信號的能323.2選擇性3.2選擇性333.2選擇性3.2選擇性343.2選擇性實際上，形狀因子表明濾波器特性曲線偏離矩形的程度，也表示它具有排除下邊較小干擾信號或噪聲的能力。波形因子越小，曲線越接近矩形，顯示出的譜線下端越清晰，60dB帶寬也是能否分辨大譜線近旁的小譜線的決定因素，位于60dB帶寬以內的小譜線顯然會被曲線的“下擺”部分掩蓋。老式的頻譜儀中頻濾波器的選擇性為25:1?，F代頻譜儀中所設計的模擬濾波器采用同步調諧式，具有4個以上的極點，幅頻特性呈高斯分布，高質量的頻譜儀其選擇性可以達到15:1~11:1。3.2選擇性實際上，形狀因子表明濾波器特性曲線偏離矩形的程353.2選擇性3.2選擇性363.3剩余調頻頻譜儀本振穩(wěn)定度是影響分辨力進一步提高。本振的短期不穩(wěn)定度表現為剩余調頻。，典型的頻譜儀其剩余調頻可以達到：開環(huán)本振為1kHz，鎖頻本振為30Hz，合成本振1Hz。3.3剩余調頻頻譜儀本振穩(wěn)定度是影響分辨力進一步提高。本373.3剩余調頻3.3剩余調頻383.3剩余調頻3.3剩余調頻393.4邊帶噪聲(相位噪聲)邊帶噪聲影響到近端(對載波而言)低電平信號的分辨。相位噪聲被規(guī)定為低于載波dBc或dB，只有當一個信號離系統噪聲本底足夠高時才能被顯示。由于系統相位噪聲曲線實際上覆蓋了一個較小的信號，因此頻譜儀上還是不能顯示出另一個小信號。相位噪聲指標被歸一化到1Hz帶寬。因此如果我們需要測量一個離開載波10kHz、比載波低50dB的信號，RBW為1kHz，我們就要求頻譜儀系統本身的相噪指標為偏離載波10kHz,相噪為-80dBc/Hz;因為用等式-50dBc-[10log(1kHz/1Hz)]=-50-30=-80dBc。將50dBc/1kHzRBW歸一化到80dBc/1Hz。3.4邊帶噪聲(相位噪聲)邊帶噪聲影響到近端(對載波而403.5自適應關系上面分析的分辨力帶寬都是指在電路處于穩(wěn)態(tài)情況下的指標，但是針對頻譜儀使用的實際情況還有一個很重要的因素影響到頻譜儀的有效分辨力，這就是頻譜儀的掃描時間。如果頻率變化率（即掃描速度）太快，某頻率分量尚未達到穩(wěn)定的幅度值，便變成了另一個頻率，以至在各個頻率上都達不到應有的幅度，輸出波形比起中頻濾波器的曲線（亦即在慢速掃頻時的顯示）有明顯的壓低，展寬和滯后（如圖所示）。分辨力：分辨力帶寬決定了測量時間。3.5自適應關系上面分析的分辨力帶寬都是指在電路處于穩(wěn)態(tài)413.5自適應關系3.5自適應關系423.6動態(tài)范圍動態(tài)范圍是頻譜儀在測量信號幅度方面的一個主要技術性能，它的定義是在給定的測量精度的條件下，頻譜儀能夠測量的同時存在于輸入端的最大信號與最小信號之比，它表征了測量同時存在的兩個信號幅度差的能力。3.6動態(tài)范圍動態(tài)范圍是頻譜儀在測量信號幅度方面的一個433.7平均噪聲電平頻譜分析儀的一個最主要的用途是探索并測量低電平信號，頻譜儀的靈敏度就是它能測量的最小信號的度量。理論上一個50Ω電阻負載的熱噪聲功率譜密度為-174dBm。(其中,則電阻的噪聲功率譜密度)。一個理想完美的接收機將不再在熱噪聲功率的基礎上再疊加任何噪聲功率，根據接收機理論，最小可測量的信號電平由下式決定。式中:fdB-整機噪聲系數;B-接收機3dB帶寬(以Hz為單位)3.7平均噪聲電平頻譜分析儀的一個最主要的用途是探索并測443.8視頻帶寬(VBW)視頻帶寬(VBW)不影響頻譜分析儀的頻率分辨力，也不能改進靈敏度，但是它可以改善低信/噪比測量的鑒別性和重復性。靈敏度/顯示平均噪聲電平值：視頻寬帶3.8視頻帶寬(VBW)視頻帶寬(VBW)不影響頻譜分析453.8視頻帶寬(VBW)3.8視頻帶寬(VBW)463.8視頻帶寬(VBW)一般視頻帶寬(VBW)應該(0.1~0.01)分辨力帶寬(RBW)。從公式可以看出，靈敏度主要受限于整機的噪聲系數和頻譜儀的中頻帶寬，該噪聲主要是中頻放大器的中頻濾波器中頻帶寬內的噪聲能量，因此最低的顯示噪聲平均電平對應于最窄的分辨力帶寬。頻譜分析儀的最佳靈敏度應該是在最窄的分辨力帶寬，最小的輸入射頻衰減器設置，以及用足夠的視頻濾波器帶寬的情況下獲得的。3.8視頻帶寬(VBW)一般視頻帶寬(VBW)應該(0.1473.9信號/失真任何非線性器件都有失真現象，由于頻譜儀中的混頻器是一個非線性器件，它的輸出除了包含所需的中頻分量外，它們將產生內部失真。3.9信號/失真任何非線性器件都有失真現象，由于頻譜儀中483.10信號/噪聲與失真圖相似，我們也可以畫出一張信號/噪聲比與輸入功率之間的關系曲線圖。頻譜儀的最大動態(tài)范圍發(fā)生在最大可能的信號電平處。與失真圖相似，我們也可以畫出一張信號/噪聲比與輸入功率之間的關系曲線圖。頻譜儀的最大動態(tài)范圍發(fā)生在最大可能的信號電平處。例如，假設頻譜儀內部噪聲為30dB，當分辨力帶寬B=1kHz時，最小可測信號為其靈敏度，DANL=-174+30+30=-114dBm。當輸入信號功率為-14dBm時，信噪比為-100dBc，而當輸入電平為-70dBm時，信噪比便降為-44dBc。3.10信號/噪聲與失真圖相似，我們也可以畫出一張信號/493.10信號/噪聲頻譜儀的動態(tài)范圍由三個因素決定:系統的寬帶噪聲本底(靈敏度)輸入混頻器的失真性能本地振蕩器的相位噪聲前兩個因素用來計算最大動態(tài)范圍，因而實際的動態(tài)范圍是計算的最大動態(tài)范圍和噪聲邊帶決定動態(tài)范圍兩者中的最小值。3.10信號/噪聲頻譜儀的動態(tài)范圍由三個因素決定:503.10信號/噪聲3.10信號/噪聲514頻譜分析儀的測量準確度4.1

頻率測量準確度4.2

幅度測量準確度4頻譜分析儀的測量準確度4.1 頻率測量準確度524頻譜分析儀的測量準確度用頻譜分析儀測量信號很關心的一點就是要給出該信號各分量的幅度和頻率。4頻譜分析儀的測量準確度用頻譜分析儀測量信號很關心534.1頻率測量準確度用頻譜分析儀測量一個復雜波形信號的各頻率時明顯優(yōu)于任何頻率計數器。其測頻的準確度分兩種情況給出。沒有內置計數器的頻譜分析儀頻率讀出的允許誤差極限為頻率讀數頻率參考誤差+掃頻寬度誤差+分辨力帶寬頻率參考誤差=老化率自調整的時間間隔+調整力+溫度穩(wěn)定性例:讀出數率為1GHz，掃頻寬度500kHz，誤差1%，分辨力帶寬3kHz誤差20%；頻率參考:年老化率:。溫度穩(wěn)定性:，調整力頻率參考的誤差=，頻率測量的誤差=內置頻率計數器的標志頻率的允許誤差為標志頻率讀數頻率參考誤差+計數器分辨力例:標志頻率讀數為1GHz計數器分辨力為1Hz頻率測量誤差=差頻(相對)標志測量頻率誤差為差頻頻標頻率參數誤差+2計數器分辨力4.1頻率測量準確度用頻譜分析儀測量一個復雜波形信號的各544.2幅度測量準確度A絕對幅度測量用頻譜儀進行信號幅度的絕對測量實際上是相對于一個已知幅度的校準源進行相對測量。頻譜儀在工作之初就已經用它對其幅度的準確度進行校準，因此其準確度取決于：1.校準器的準確度，2.頻率響應，3.參考電平的不確定度。4.2幅度測量準確度A絕對幅度測量55b相對幅度測量

用頻譜儀進行信號幅度的相對測量，例如測量一個信號的諧波失真，往往是把基波信號作為參考，測量諧波幅度比基波低多少。相對幅度測量的準確度取決于：1.顯示保真度2.頻率響應3.RF輸入衰減器4.參考電平5.分辨力帶寬6.顯示器刻度。b相對幅度測量用頻譜儀進行信號幅度的相對測量，例如測量56b相對幅度測量b相對幅度測量575頻譜分析儀使用中應注意的問題使用過程中特別注意以下幾點:頻譜儀和被測儀起器都可靠接地。操作員要帶接地手環(huán)。在“DC耦合”下，所測的信號不允許包含直流電壓成分，否則會導致頻譜儀工作狀態(tài)發(fā)生變化，幅度測量不準確，甚至會燒毀混頻管。頻譜儀的最大輸入功率不能超過最大允許值（+30dBm）。在進行測量時，所選用的頻譜分析儀的阻抗，應與被測對象的阻抗一致。否則因失配而影響幅度測量的準確度。5頻譜分析儀使用中應注意的問題使用過程中特別注意以下幾點586頻譜分析儀使用實例－E4405B6.1

E4405B的前后面板開關，旋鈕，接頭的功能6.2

測量實例－測量AM信號波形6.3

測量實例－看懂校準證書6頻譜分析儀使用實例－E4405B6.1 E4405B的前596頻譜分析儀使用實例－E4405B6頻譜分析儀使用實例－E4405B606.1E4405B的前后面板開關，旋鈕，接頭的功能

1)電源開關①開機關機（待機狀態(tài)）2)設置頻率和電平Frequency(Channel):設置與頻率有關的參數。CenterFreq.（中心頻率）；StartFreq.（始點頻率）；StopFreq.(終點頻率)；CFStep（中心頻率步進）；SignalTrack－Off/On(信號軌跡，開、關)；ScaleTyoe-Log/Lin（標尺類型）。說明：Span(XScale):設置與水平軸有關的參數。Span（跨度，掃頻寬度）；SpanZoom（掃頻寬度放縮）；FullSpan（全跨度，全掃）；ZeroSpan（零跨度，零掃）；LastSpan（上次寬度設置）。Zone（分區(qū)顯示）－Off/On；ZoneCenter（分區(qū)中心頻率）；ZoneSpan（分區(qū)掃頻寬度）。6.1E4405B的前后面板開關，旋鈕，接頭的功能1)613)設置輸入輸出

Input/Output：設置與輸入輸出關的參數。InputZCorr,50/75Ω（輸入輸出阻抗）；Copling，AC/DC（輸入耦合，AC/DC）；AmplitudeRefSet（f=250MHz）,on/off（幅度參考設置，開/關）；View/Trace：設置與光軌跡有關的參數。Trace1，2，3（光軌跡1，2，3）；ClearWriter（清除寫入）；MaxHold（最大值保持）；MinHold（最小值保持）；View（觀看）；Blank（空）；Operation（操作）；Normalizing（歸一化）－StopRef（終點參考），on/off；NormRefPosn（歸一化參考位置）。Display：設置與顯示有關的參數。FullScale(全屏顯示)；DisplayLine（顯示線）；Limits（限定值）。3)設置輸入輸出Input/Output：設置與輸入輸624)設置與測量有關的參數

Measure：設置測量項目，與MeasSetup配合使用。Measoff（撤銷測量）；ChannelPwr（通道功率）；OccupiedBW（占用帶寬）；ACP（相鄰信道功率）；MultiCarrierPower（多載波功率）；PowerStateCCDF（互補累積分布函數）；HarmonicDistortion(諧波失真)；BurstPower（突發(fā)功率）；Intermod（TOI）（交互調制）；SpectrumEmission（頻譜發(fā)射）；SpectrumEmissionMask（頻譜發(fā)射屏蔽）.MeasSet：設置測量項目，與Measure配合使用。AvgNumber（平均數）；AvgMode（平均模式）－ExpRepeat（指數重復）；RangeTable（范圍表）；MaxHold（最大值保持）；OCPBW％PWR（帶內功率比）；OBWSpan（占用寬度）；XdB（分貝數）；Optimize（優(yōu)化）。4)設置與測量有關的參數Measure：設置測量項目，636.1E4405B的前后面板開關，旋鈕，接頭的功能5)測量控制Restart（重新測量）。MeasControl（測量控制）－Restart（重新測量）；Measure，Single/Cont（單次/連續(xù)）；Pause（暫停）。6)測量模式Mode(模式)－Spectrum（頻譜分析）ModeSet（模式設置）RadioStd（無線網絡標準）－NoneIS-95C,3GPPW-CDMACDMA200(MC-1X)。RadioStd（Setup），on/off（無線網絡標準設置，開/關）。RadioPatterns，on/off(無線網絡)。EnableallMeasurements，Yes/No(啟動全部測量，是/否)

6.1E4405B的前后面板開關，旋鈕，接頭的功能5)測647)檢波模式

Det/Demod（檢波、解調模式）－Detector（檢波器），Auto/Man；Auto(自動)；Average，Video/Rms(平均，視頻)；Peak（峰值）；ApplyNegative（負相）；Demod，off，AM，FM，DemodView（on/off）;DemodTime。AutoCouple－AutoAll（全部自動）；PhNoiseOpt（相位噪聲選擇）－Auto（自動）;Optimize（優(yōu)化）；OptimizeLoforFastTuning(優(yōu)化本振已加快調諧速度)。－Detctor（檢波器）-Auto（自動）；Average（平均）；Peak（峰值）；Sample（采樣）；NagativePeak負峰值）。－AvgType（平均模式）－Auto（自動）；VideoAvg（視頻平均）；PwrAvg（功率平均）。7)檢波模式Det/Demod（檢波、解調模式）－656.2測量實例－測量AM信號波形輸出信號1000MHz,-10dBm,50%AM.1)設置與測量模式有關項目Measure-Measoff.MeasSetup-AvgNumber,10.2)設置與頻率（X）有關項目FreqCenter-CenterFreq,1000MHzSpan-Span,1MHz3)設置與電平（Y）有關項目Amplitude-RefLevel,0dBm;Scale,10dB/Div4)設置與顯示有關項目Disply-5)設置與檢波器有關項目Det/Demod-Detector;Auto-Demod,offAutoCouple,AutoResBW-AutoTrig-FreeRun6.2測量實例－測量AM信號波形輸出信號1000MHz,666.2測量實例－測量AM信號波形6)從屏幕上直接讀出頻率，電平

7)用Marker功能測量頻率，電平,計算AM值

載波，兩個邊帶的頻率和電平。Marker-SelectMarker,1

-Normal,Delta,MarkerTrace,Readout-Frequency.PeakSearch-MeasToolsFreqCount-MakeCount.OnMarker-Mkr,CF;Mkr,Start8)其他參數測量邊帶噪聲(相位噪聲)6.2測量實例－測量AM信號波形6)從屏幕上直接讀出頻率67用Marker功能測量頻率，電平，計算AM值

載波與任何一個邊帶邊帶的頻率之差就是調制頻率fm，按下式可以算出調幅度。如果ΔdB＝26（dB），則AM（％）＝10％。8)其他參數測量SSB邊帶噪聲(單邊帶相位噪聲)測量。調頻頻偏測量。諧波失真，三階交調失真測量。鄰道功率測量。用Marker功能測量頻率，電平，計算AM值載波與任何一個686.3測量實例－看懂校準證書E4405B證書樣本。E4405B證書.pdf中心頻率掃頻寬度分辨力帶寬分辨力帶寬轉換頻率響應參考電平顯示平均噪聲電平校準信號時基輸出6.3測量實例－看懂校準證書E4405B證書樣本。E69頻譜分析儀的工作原理和使用方法

1.

概述2

頻譜分析儀的工作原理3

頻譜分析儀性能參數的基本概念4

頻譜分析儀的測量準確度5

頻譜分析儀使用中應注意的問題6

頻譜分析儀使用實例－E4405B頻譜分析儀的工作原理和使用方法1. 概述70頻譜分析儀的工作原理和使用方法1.

概述1.1

時域分析1.2

頻域分析1.3

頻譜儀的發(fā)展2

頻譜分析儀的工作原理2.1

頻譜分析儀的類型2.1.1.

實時頻譜分析儀2.1.2.

掃頻頻譜分析儀2.2

超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理2.3

基波及諧波混頻3

頻譜分析儀性能參數的基本概念3.1

分辨力(RBW)3.2

選擇性3.3

剩余調頻3.4

邊帶噪聲(相位噪聲)3.5

自適應關系頻譜分析儀的工作原理和使用方法3.6

動態(tài)范圍3.7

靈敏度3.8

視頻帶寬(VBW)3.9

信號/失真3.10

信號/噪聲4

頻譜分析儀的測量準確度4.1

頻率測量準確度4.2

幅度測量準確度5

頻譜分析儀使用中應注意的問題6

頻譜分析儀使用實例－E4405B6.1

E4405B的前后面板開關，旋鈕，接頭的功能6.2

測量實例－測量AM信號波形6.3

測量實例－看懂校準證書頻譜分析儀的工作原理和使用方法1. 概述頻譜分析儀的工作原理711概述1.1

時域分析1.2

頻域分析1.3

頻譜儀的發(fā)展1概述1.1時域分析721概述

無論你是一個電子設備或系統的設計制造工程師，還是一個電子器件或系統的現場維護/修理人員，都需要一臺能觀察并幫助你分析你的設備或系統產生的電信號或電信號通過你的器件或系統后質量變化的情況，比如，信號的功率和幅度，調制或邊帶等等，通過分析來驗證你的設計，確定器件或系統的性能，判別故障點，找出問題的所在，這就是信號特性分析。目前，信號分析主要從時域，頻域和調制域三個方面進行。1概述

無論你是一個電子設備或系統的設計制造工程師，還是731概述1概述741概述1.1時域分析所謂時域分析就是觀察并分析電信號隨時間的變化情況。例如，信號的幅度，周期或頻率等。時域分析常用儀器是示波器。但是示波器還不能提供充分的信息，因此就產生了用頻域分析的方法來分析信號。1.2頻域分析觀察并分析信號的幅度(電壓或功率)與頻率的關系，它能夠獲取時域測量中所得不到的獨特信息。例如諧波分量，寄生信號，交調、噪聲邊帶。最典型的頻域信號分析是測量調制，失真和噪聲。通常進行信號頻域分析的儀器就是頻譜分析儀。1概述1.1時域分析751.2頻域分析1.2頻域分析761.2頻域分析頻譜分析儀(頻譜儀)是信號頻域特性分析的重要工具。它將一個由許多頻率分量組成復雜的信號分解成各個頻率分量。每一個頻率分量的電平被依次顯示出來。頻域分析測量有許多獨特的優(yōu)點。用頻譜分析的方法很容易測量一個信號頻率，功率，諧波分量，調制假信號和噪聲等。1.2頻域分析頻譜分析儀(頻譜儀)是信號頻域特性分析的重要工771.2頻譜儀的發(fā)展30年代末期，第一代掃頻式頻譜儀誕生。60年代末期，可以為頻譜儀提供頻率和幅度的校準，前端預選的頻譜儀問世，它標志著頻譜儀從此進入了定量測試的時代。70年代末，隨著集成電路技術，快速A/D變換技術，頻率合成技術，數字存儲技術，尤其是微處理器技術的飛速發(fā)展，頻譜儀的技術指標大幅度提高。頻率范圍擴展到100Hz-20GHz，分辨力帶寬達到10Hz。現在，頻譜分析儀的測量頻率范圍已達到30Hz-50GHz，外混頻可以擴展到mm波波段，分辨力帶寬從1Hz-3MHz，測量信號的動態(tài)范圍100dB，顯示平均噪聲-110dBm。1.2頻譜儀的發(fā)展30年代末期，第一代掃頻式頻譜儀誕生。782頻譜分析儀的工作原理2.1

頻譜分析儀的類型2.1.1.

實時頻譜分析儀2.1.2.

掃頻頻譜分析儀2.2

超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理2.3

基波及諧波混頻2頻譜分析儀的工作原理2.1 頻譜分析儀的類型792頻譜分析儀的工作原理我們知道，當一個信號隨時間做周期或準周期變化時，用付里葉變換可以表示成一個基波分量及許多諧波分量之和的形式?；ê透鞔沃C波的能量按其頻率高低的次序排列就是信號的頻譜。對于非周期性信號(如隨機信號)可以看成是一個周期T為無限大的周期信號，即頻率間隔為無限小，其譜線是連續(xù)的，稱為連續(xù)譜。2頻譜分析儀的工作原理我們知道，當一個信號隨時間做周期或802.1.1實時頻譜分析儀所謂實時頻譜分析儀是指能實時顯示信號在某一時刻的所有頻率成分的分析結果。見圖2.2。輸入預放濾波檢波指示圖2.2實時頻譜分析儀2.1.1實時頻譜分析儀所謂實時頻譜分析儀是指能實時顯示812.1.1實時頻譜分析儀被測輸入信號經過寬帶預放放大后，由多路分配器分別送到并聯的多個帶通濾波器，每個濾波器從被測信號中選出與其相對應的頻譜分量，經檢波器檢波后送到各個顯示器保持并顯示?，F在基本不用。還有一種快速付里葉變換(FFT)式頻譜分析儀也屬于實時型頻譜分析儀，見圖2.1。2.1.1實時頻譜分析儀被測輸入信號經過寬帶預放放大后，822.1.1實時頻譜分析儀還有一種快速付里葉變換(FFT)式頻譜分析儀也屬于實時型頻譜分析儀，見圖2.1。圖2.1傅立葉分析儀2.1.1實時頻譜分析儀還有一種快速付里葉變換(FFT)式832.1.1實時頻譜分析儀圖2.3是付里葉分析儀原理框圖。由于取樣與A/D轉換速度的限制，快速付里葉變換(FFT)式頻譜分析儀無法用于高頻及微波范圍的頻譜分析儀。ADFFT衰減器模擬濾波器取樣器數字濾波器處理器顯示器模/數變換器fs圖2.3付里葉分析儀原理框圖2.1.1實時頻譜分析儀圖2.3是付里葉分析儀原理框圖。由842.1.2掃頻頻譜分析儀調諧濾波式頻譜分析儀是用掃描發(fā)生器驅動調諧濾波器，在整個頻率范圍內改變一個帶通濾波器的中心頻率來工作的。隨著中心頻率的移動，依次選出的被測信號各頻譜分量，再經濾波器和視頻放大后加到顯示器的垂直偏轉電路。而水平偏轉的輸入信號來自驅動并調諧帶通濾波器的同一掃描發(fā)生器。這樣，水平軸就可以用于表示頻率。目前大量使用的是超外差式頻譜分析儀。它又可以分為掃中頻和掃高頻(掃前端)兩種。較老式的頻譜儀大都是掃中頻。由于掃頻寬度不大，故又稱窄帶頻譜儀。掃中頻頻譜儀的另一個缺點是可能出現雜波干擾和假響應較多，而且動態(tài)范圍小，靈敏度又低，現在基本被淘汰。2.1.2掃頻頻譜分析儀調諧濾波式頻譜分析儀是用掃描發(fā)生852.1.2掃頻頻譜分析儀2.1.2掃頻頻譜分析儀862.1.2掃頻頻譜分析儀調諧濾波器檢波器顯示器掃描發(fā)生器2.1.2掃頻頻譜分析儀調諧濾波器檢波器顯示器掃描發(fā)生器872.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理

現代掃前端超外差頻譜分析儀的框圖見圖2.6。主要組成部分有射頻輸入衰減器，預選器或低通濾波器，混頻器，中頻(IF)放大器，中頻濾波器，檢波器，視頻放大器，本振，掃描發(fā)生器和LCD顯示器。2.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理現代掃前端超外差頻譜882.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理圖2.6掃前端超外差頻譜分析儀原理框圖2.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理圖2.6掃前端超外差892.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理輸入信號經過射頻衰減后被控制在頻譜儀的安全輸入電平以內，并且調節(jié)到混頻器的最佳信號電平，已防止發(fā)生混頻壓縮和失真。信號經過預選器和低通濾波器進入混頻器。信號經過混頻后，在其輸出端有原來的信號、本振信號，兩個輸入信號的和頻信號/差頻信號，以及其他高次諧波信號。通常我們取其差頻信號，稱之為中頻信號。中頻濾波器濾出中頻信號并進行放大。中頻信號經檢波和視頻濾波后加到顯示器上進行顯示，視頻濾波器的作用是對顯示屏上所顯示的掃跡進行平均或平滑。頻譜儀所顯示的譜線是被測信號疊加上頻譜儀內部的噪聲的總效應。為了減小噪聲對信號幅度的影響，要對經檢波后的信號進行視頻濾波或視頻平均。當所選擇的視頻帶寬等于或小于所選擇的分辨力帶寬(RBW)時，視頻電路的響應已經跟不上中頻電路信號的變化，因此對所顯示的信號就進行了平均和平滑，兩者之間的比值越小，平滑的效果越好。視頻平均是智能頻譜儀為平滑提供的另一種選擇。它對多次掃描的數據逐點進行平均，因此顯示的譜線更加平滑。2.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理輸入信號經過射頻衰減后902.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理F11F(3.9214GHz)YTO(4~8)GHz掃描發(fā)生器顯示器檢波器對數放大器帶寬濾波器步進放大器第三變頻器帶通濾波器第三本振300MHz第二本振3.6GHz第二變頻器低通濾波器第一變頻器低通濾波器預選器YTF(0~70)dB第一本振MXR1F21F(321.4MHz)F31F(21.4MHz)F21F(321.4MHz)2.2超外差掃頻頻譜分析儀的工作原理F11F(3.9214912.3基波及諧波混頻如果希望擴展頻譜儀的工作頻率范圍，必須加寬第一本振的調諧或掃頻范圍，只得增加本振的頻段和插件數目。這種基波混頻方式雖然有好處，但是設備繁復，不經濟。實際上完全可以利用本振的諧波來與信號混頻，從而大大擴展工作頻段。鏡像頻率干擾頻譜儀是一臺超外差式接收機，它的混頻器是寬帶的，因此在用頻譜儀測量信號時除了出現所需的信號頻率譜線外，還會顯示出不需要的鏡像頻譜。2.3基波及諧波混頻如果希望擴展頻譜儀的工作頻率范圍，必92鏡像頻率干擾

頻譜儀是一臺超外差式接收機，它的混頻器是寬帶的，因此在用頻譜儀測量信號時除了出現所需的信號頻率譜線外，還會顯示出不需要的鏡像頻譜。如圖所示只要滿足;，條件時，和都會出現在頻譜儀的顯示屏幕上，這就是鏡像頻率干擾。有兩種方案可以抑制鏡像頻率響應的干擾：采用預選器和上變頻的高中頻。鏡像頻率干擾

頻譜儀是一臺超外差式接收機，它的混頻器是寬93鏡像頻率干擾

(1)預選器預選器的跟蹤技術，也就是寬帶YIG調諧濾波器和低相噪YIG調諧振蕩器之間頻率關系的統調，是寬帶頻譜分析儀的一個關鍵技術。(2)高中頻放大器為了抑制鏡像頻率響應的影響，必須提高中頻。采用上變頻方案，寬頻帶頻譜儀總是被劃分為高低兩個波段。由于預選器頻率下限的限制，在高波段就采用了預選器。而在低波段采用了高中頻上變頻的方案。對于低波段(9kHz~2.95GHz)，本振為(4~8)GHz，第一中頻為;從而在這一波段中很好地抑制了鏡頻信號干擾的影響。鏡像頻率干擾

(1)預選器942.3基波及諧波混頻多重響應－本振的基波和諧波與同一信號混頻產生同一中頻。

諧波響應——本振的基波和諧波與信號的多個頻率成分進行混頻產生同一中頻。

2.3基波及諧波混頻多重響應－本振的基波和諧波與同一信號混953頻譜分析儀性能參數的基本概念3.1

分辨力(RBW)3.2

選擇性3.3

剩余調頻3.4

邊帶噪聲(相位噪聲)3.5

自適應關系3.6

動態(tài)范圍3.7

靈敏度3.8

視頻帶寬(VBW)3.9

信號/失真3.10信號/噪聲3頻譜分析儀性能參數的基本概念3.1 分辨力(RBW)963頻譜分析儀性能參數的基本概念當我們選用頻譜儀進到測量時，我們必須要知道頻譜儀的一些最基本的技術技能，包括:1頻率測量范圍。(最低的頻率和最高的頻率)。2幅度測量范圍(也就是最大的輸入電平與最小可測量的信號)。3用頻譜儀同時測量兩個不同頻率的信號特性(動態(tài)范圍與分辨力)。4用頻譜儀測量不確定度(包括幅度和頻率)。3頻譜分析儀性能參數的基本概念當我們選用頻譜儀進到測量時973.1分辨力帶寬(RBW)分辨力帶寬(RBW)——表征頻譜儀能明確分離出兩個等幅信號的能力。理論上講被測信號以譜線的形式顯示在頻譜儀的顯示屏上，但是實際上信號是不能為一條無限窄的譜線，它有一定的寬度和形狀。頻譜儀的分辨力取決于中頻濾波器的帶寬，因此也稱為頻譜儀的分辨力帶寬。濾波器的帶寬通常由3dB(功率)或6dB(電壓)點描述，帶寬越小，分辨力就越高。因此中頻濾波器的3dB帶寬決定了區(qū)別兩個等幅度信號的最小頻率間隔。3.1分辨力帶寬(RBW)分辨力帶寬(RBW)——表征983.1分辨力帶寬(RBW)3.1分辨力帶寬(RBW)993.1分辨力帶寬(RBW)3.1分辨力帶寬(RBW)1003.2選擇性表征頻譜儀能夠明確分辨出兩個不等幅度信號的能力，也叫形狀因子。它通常被規(guī)定為中頻濾波器60dB帶寬和3dB帶寬的比值。兩個幅度相差60dB的不等幅度信號的頻率間隔至少是60dB帶寬一半的情況下才能分辨出小信號，因此選擇性是分辨不等幅信號的關鍵參數。3.2選擇性表征頻譜儀能夠明確分辨出兩個不等幅度信號的能1013.2選擇性3.2選擇性1023.2選擇性3.2選擇性1033.2選擇性實際上，形狀因子表明濾波器特性曲線偏離矩形的程度，也表示它具有排除下邊較小干擾信號或噪聲的能力。波形因子越小，曲線越接近矩形，顯示出的譜線下端越清晰，60dB帶寬也是能否分辨大譜線近旁的小譜線的決定因素，位于60dB帶寬以內的小譜線顯然會被曲線的“下擺”部分掩蓋。老式的頻譜儀中頻濾波器的選擇性為25:1?，F代頻譜儀中所設計的模擬濾波器采用同步調諧式，具有4個以上的極點，幅頻特性呈高斯分布，高質量的頻譜儀其選擇性可以達到15:1~11:1。3.2選擇性實際上，形狀因子表明濾波器特性曲線偏離矩形的程1043.2選擇性3.2選擇性1053.3剩余調頻頻譜儀本振穩(wěn)定度是影響分辨力進一步提高。本振的短期不穩(wěn)定度表現為剩余調頻。，典型的頻譜儀其剩余調頻可以達到：開環(huán)本振為1kHz，鎖頻本振為30Hz，合成本振1Hz。3.3剩余調頻頻譜儀本振穩(wěn)定度是影響分辨力進一步提高。本1063.3剩余調頻3.3剩余調頻1073.3剩余調頻3.3剩余調頻1083.4邊帶噪聲(相位噪聲)邊帶噪聲影響到近端(對載波而言)低電平信號的分辨。相位噪聲被規(guī)定為低于載波dBc或dB，只有當一個信號離系統噪聲本底足夠高時才能被顯示。由于系統相位噪聲曲線實際上覆蓋了一個較小的信號，因此頻譜儀上還是不能顯示出另一個小信號。相位噪聲指標被歸一化到1Hz帶寬。因此如果我們需要測量一個離開載波10kHz、比載波低50dB的信號，RBW為1kHz，我們就要求頻譜儀系統本身的相噪指標為偏離載波10kHz,相噪為-80dBc/Hz;因為用等式-50dBc-[10log(1kHz/1Hz)]=-50-30=-80dBc。將50dBc/1kHzRBW歸一化到80dBc/1Hz。3.4邊帶噪聲(相位噪聲)邊帶噪聲影響到近端(對載波而1093.5自適應關系上面分析的分辨力帶寬都是指在電路處于穩(wěn)態(tài)情況下的指標，但是針對頻譜儀使用的實際情況還有一個很重要的因素影響到頻譜儀的有效分辨力，這就是頻譜儀的掃描時間。如果頻率變化率（即掃描速度）太快，某頻率分量尚未達到穩(wěn)定的幅度值，便變成了另一個頻率，以至在各個頻率上都達不到應有的幅度，輸出波形比起中頻濾波器的曲線（亦即在慢速掃頻時的顯示）有明顯的壓低，展寬和滯后（如圖所示）。分辨力：分辨力帶寬決定了測量時間。3.5自適應關系上面分析的分辨力帶寬都是指在電路處于穩(wěn)態(tài)1103.5自適應關系3.5自適應關系1113.6動態(tài)范圍動態(tài)范圍是頻譜儀在測量信號幅度方面的一個主要技術性能，它的定義是在給定的測量精度的條件下，頻譜儀能夠測量的同時存在于輸入端的最大信號與最小信號之比，它表征了測量同時存在的兩個信號幅度差的能力。3.6動態(tài)范圍動態(tài)范圍是頻譜儀在測量信號幅度方面的一個1123.7平均噪聲電平頻譜分析儀的一個最主要的用途是探索并測量低電平信號，頻譜儀的靈敏度就是它能測量的最小信號的度量。理論上一個50Ω電阻負載的熱噪聲功率譜密度為-174dBm。(其中,則電阻的噪聲功率譜密度)。一個理想完美的接收機將不再在熱噪聲功率的基礎上再疊加任何噪聲功率，根據接收機理論，最小可測量的信號電平由下式決定。式中:fdB-整機噪聲系數;B-接收機3dB帶寬(以Hz為單位)3.7平均噪聲電平頻譜分析儀的一個最主要的用途是探索并測1133.8視頻帶寬(VBW)視頻帶寬(VBW)不影響頻譜分析儀的頻率分辨力，也不能改進靈敏度，但是它可以改善低信/噪比測量的鑒別性和重復性。靈敏度/顯示平均噪聲電平值：視頻寬帶3.8視頻帶寬(VBW)視頻帶寬(VBW)不影響頻譜分析1143.8視頻帶寬(VBW)3.8視頻帶寬(VBW)1153.8視頻帶寬(VBW)一般視頻帶寬(VBW)應該(0.1~0.01)分辨力帶寬(RBW)。從公式可以看出，靈敏度主要受限于整機的噪聲系數和頻譜儀的中頻帶寬，該噪聲主要是中頻放大器的中頻濾波器中頻帶寬內的噪聲能量，因此最低的顯示噪聲平均電平對應于最窄的分辨力帶寬。頻譜分析儀的最佳靈敏度應該是在最窄的分辨力帶寬，最小的輸入射頻衰減器設置，以及用足夠的視頻濾波器帶寬的情況下獲得的。3.8視頻帶寬(VBW)一般視頻帶寬(VBW)應該(0.11163.9信號/失真任何非線性器件都有失真現象，由于頻譜儀中的混頻器是一個非線性器件，它的輸出除了包含所需的中頻分量外，它們將產生內部失真。3.9信號/失真任何非線性器件都有失真現象，由于頻譜儀中1173.10信號/噪聲與失真圖相似，我們也可以畫出一張信號/噪聲比與輸入功率之間的關系曲線圖。頻譜儀的最大動態(tài)范圍發(fā)生在最大可能的信號電平處。與失真圖相似，我們也可以畫出一張信號/噪聲比與輸入功率之間的關系曲線圖。頻譜儀的最大動態(tài)范圍發(fā)生在最大可能的信號電平處。例如，假設頻譜儀內部噪聲為30dB，當分辨力帶寬B=1kHz時，最小可測信號為其靈敏度，DANL=-174+30+30=-114dBm。當輸入信號功率為-14dBm時，信噪比為-100dBc，而當輸入電平為-70dBm時，信噪比便降為-44dBc。3.10信號/噪聲與失真圖相似，我們也可以畫出一張信號/1183.10信號/噪聲頻譜儀的動態(tài)范圍由三個因素決定:系統的寬帶噪聲本底(靈敏度)輸入混頻器的失真性能本地振蕩器的相位噪聲前兩個因素用來計算最大動態(tài)范圍，因而實際的動態(tài)范圍是計算的最大動態(tài)范圍和噪聲邊帶決定動態(tài)范圍兩者中的最小值。3.10信號/噪聲頻譜儀的動態(tài)范圍由三個因素決定:1193.10信號/噪聲3.10信號/噪聲1204頻譜分析儀的測量準確度4.1

頻率測量準確度4.2

幅度測量準確度4頻譜分析儀的測量準確度4.1 頻率測量準確度1214頻譜分析儀的測量準確度用頻譜分析儀測量信號很關心的一點就是要給出該信號各分量的幅度和頻率。4頻譜分析儀的測量準確度用頻譜分析儀測量信號很關心1224.1頻率測量準確度用頻譜分析儀測量一個復雜波形信號的各頻率時明顯優(yōu)于任何頻率計數器。其測頻的準確度分兩種情況給出。沒有內置計數器的頻譜分析儀頻率讀出的允許誤差極限為頻率讀數頻率參考誤差+掃頻寬度誤差+分辨力帶寬頻率參考誤差=老化率自調整的時間間隔+調整力+溫度穩(wěn)定性例:讀出數率為1GHz，掃頻寬度500kHz，誤差1%，分辨力帶寬3kHz誤差20%；頻率參考:年老化率:。溫度穩(wěn)定性:，調整力頻率參考的誤差=，頻率測量的誤差=內置頻率計數器的標志頻率的允許誤差為標志頻率讀數頻率參考誤差+計數器分辨力例:標志頻率讀數為1GHz計數器分辨力為1Hz頻率測量誤差=差頻(相對)標志測量頻率誤差為差頻頻標頻率參數誤差+2計數器分辨力4.1頻率測量準確度用頻譜分析儀測量一個復雜波形信號的各1234.2幅度測量準確度A絕對幅度測量用頻譜儀進行信號幅度的絕對測量實際上是相對于一個已知幅度的校準源進行相對測量。頻譜儀在工作之初就已經用它對其幅度的準確度進行校準，因此其準確度取決于：1.校準器的準確度，2.頻率響應，3.參考電平的不確定度。4.2幅度測量準確度A絕對幅度測量124b相對幅度測量

用頻譜儀進行信號幅度的相對測量，例如測量一個信號的諧波失真，往往是把基波信號作為參考，測量諧波幅度比基波低多少。相對幅度測量的準確度取決于：1.顯示保真度2.頻率響應3.RF輸入衰減器4.參考電平5.分辨力帶寬6.顯示器刻度。b相對幅度測量用頻譜儀進行信號幅度的相對測量，例如測量125b相對幅度測量b相對幅度測量1265頻譜分析儀使用中應注意的問題使用過程中特別注意以下幾點:頻譜儀和被測儀起器都可靠接地。操作員要帶接地手環(huán)。在“DC耦合”下，所測的信號不允許包含直流電壓成分，否則會導致頻譜儀工作狀態(tài)發(fā)生變化，幅度測量不準確，甚至會燒毀混頻管。頻譜儀的最大輸入功率不能超過最大允許值（+30dBm）。在進行測量時，所選用的頻譜分析儀的阻抗，應與被測對象的阻抗一致。否則因失配而影響幅度測量的準確度。5頻譜分析儀使用中應注意的問題使用過程中特別注意以下幾點1276頻譜分析儀使用實例－E4405B6.1

E4405B的前后面板開關，旋鈕，接頭的功能6.2

測量實例－測量AM信號波形6.3

測量實例－看懂校準證書6頻譜分析儀使用實例－E4405B6.1 E4405B的前1286頻譜分析儀使用實例－E4405B6頻譜分析儀使用實例－E4405B1296.1E4405B的前后面板開關，旋鈕，接頭的功能

1)電源開關①開機關機（待機狀態(tài)）2)設置頻率和電平Frequency(Channel):設置與頻率有關的參數。CenterFreq.（中心頻率）；StartFreq.（始點頻率）；StopFreq.(終點頻率)；CFStep（中心頻率步進）；SignalTrack－Off/On(信號軌跡，開、關)；ScaleTyoe-Log/Lin（標尺類型）。說明：Span(XScale):設置與水平軸有關的參數。Span（跨度，掃頻寬度）；SpanZoom（掃頻寬度放縮）；FullSpan（全跨度，全掃）；ZeroSpan（零跨度，零掃）；LastSpan（上次寬度設置）。Zone（分區(qū)顯示）－Off/On；ZoneCenter（分區(qū)中心頻率）；ZoneSpan（分區(qū)掃頻寬度）。6.1E4405B的前后面板開關，旋鈕，接頭的功能1)1303)設置輸入輸出

Input/Output：設置與輸入輸出關的參數。InputZCorr,50/75Ω（輸入輸出阻抗）；Copling，AC/DC（輸入耦合，AC/DC）；AmplitudeRefSet（f=250MHz）,on/off（幅度參考設置，開/關）；View/Trace：設置與光軌跡有關的參數。Trace1，2，3（光軌跡1，2，3）；ClearWriter（清除寫入）；MaxHold（最大值保持）；MinHold（最小值保持）；View（觀看）；Blank（空）；Operation