頻譜分析儀基礎(chǔ)課件

頻譜分析儀基礎(chǔ)1.頻譜分析的基本概念2.頻譜分析儀的基本原理3.頻譜分析儀的基本指標(biāo)4.影響頻譜分析儀性能的因素2信號(hào)與頻譜分析基本概念信號(hào)的波形信息信號(hào)的頻域信息信號(hào)的矢量域信息示波器實(shí)現(xiàn)時(shí)域信號(hào)的實(shí)時(shí)測(cè)量，可以測(cè)量信號(hào)的幅度，峰峰值，有效值，平均值，上升時(shí)間，下降時(shí)間，周期，頻率，脈沖寬度，脈沖周期，脈沖超調(diào)量，振鈴，穩(wěn)態(tài)幅度，數(shù)字信號(hào)的眼圖，以及其它一些波形細(xì)節(jié)參數(shù)，是寬帶測(cè)量儀器，示波器的帶寬，數(shù)字示波器的AD采樣頻率決定了測(cè)量信號(hào)的最大帶寬。頻譜分析儀測(cè)量信號(hào)的頻率信息，包括頻率，功率，諧波失真，雜波干擾，信號(hào)的相位噪聲譜，器件的噪聲系數(shù)高級(jí)的頻譜分析儀還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種調(diào)整格式的解調(diào)。包括ASK，PSK，F(xiàn)SK，QPSK，QAM，OFDM，畫出解調(diào)后信號(hào)的星座圖（Constellationdiagram），誤差向量幅度（EVM），分析幅度和相位誤差等。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測(cè)量向量信號(hào)，包括信號(hào)的幅度，相位，掃描系統(tǒng)或器件的傳輸幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)，測(cè)量駐波比，測(cè)量系統(tǒng)或器件反射系數(shù)，特征阻抗，測(cè)量史密斯圓圖等。信號(hào)與頻譜分析基本概念7信號(hào)與頻譜分析基本概念信號(hào)與頻譜分析基本概念周期信號(hào)單載波信號(hào)掃描信號(hào)非周期信號(hào)瞬態(tài)信號(hào)噪聲信號(hào)調(diào)制信號(hào)數(shù)字調(diào)整信號(hào)模擬調(diào)整信號(hào)信號(hào)與頻譜分析基本概念10信號(hào)與頻譜分析基本概念11信號(hào)與頻譜分析基本概念12信號(hào)與頻譜分析基本概念13信號(hào)與頻譜分析基本概念14信號(hào)與頻譜分析基本概念15信號(hào)與頻譜分析基本概念dB和dBm的定義16掃頻式頻譜儀結(jié)構(gòu)框圖頻譜儀可以顯示和測(cè)量輸入信號(hào)的頻譜分布和幅度。17頻譜儀的工作原理輸入衰減器，中頻放大器

擴(kuò)大輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。保證輸入到混頻器的信號(hào)幅度在一定范圍內(nèi)，防止混頻器過載，增益壓縮，信號(hào)畸變。頻譜儀的工作原理混頻器2023/2/7頻譜儀的工作原理中頻濾波器RBW表示中頻濾波器的帶寬，可以影響頻率選擇性，信噪比，頻率掃描速度。在數(shù)字式頻譜分析儀中由數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)。2023/2/7結(jié)論：1.RBW越小，數(shù)字濾波器的帶寬越窄，頻率選擇性（頻率分辨率）越高。2.RBW越小，等效噪聲帶寬越小，頻譜儀的本底噪聲越低，檢測(cè)微弱信號(hào)的能力越強(qiáng)。3.RBW越小，在頻率掃描寬度一定的前提下（SPAN一定時(shí)），頻率掃描的速度越慢。因此根據(jù)輸入信號(hào)的強(qiáng)度，頻率檢測(cè)的精度選擇合適的RBW值。2023/2/7頻譜儀的工作原理包絡(luò)檢波器作用是將中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)或視頻信號(hào)。2023/2/7頻譜儀的工作原理檢波方式數(shù)字化檢波類型2023/2/7頻譜儀的工作原理視頻濾波器2023/2/7頻譜儀的主要性能指標(biāo)頻率

工作頻率范圍-測(cè)量信號(hào)的頻率范圍（最大頻率，最小頻率）

頻率分辨率-測(cè)量信號(hào)的最小頻率間隔幅度

測(cè)量輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍-可以測(cè)量的最大信號(hào)和最小信號(hào)20log10(Vmax/Vmin)或者10log10(Pmax/Pmin)

靈敏度-可以檢測(cè)的最小信號(hào)的功率

內(nèi)部失真-可以檢測(cè)的最大信號(hào)的功率測(cè)試精度幅度精度頻率精度掃描速度

2023/2/7頻譜儀的主要性能指標(biāo)2023/2/7頻譜儀的主要參數(shù)設(shè)置頻率顯示范圍起始頻率終止頻率中心頻率頻率跨度頻率顯示分辨率RBW分辨帶寬電平顯示范圍參考電平掃描時(shí)間2023/2/7影響頻率分辨率的主要因素2023/2/7RBW表示中頻濾波器的3dB帶寬單點(diǎn)頻信號(hào)在頻率儀上測(cè)量顯示結(jié)果為中頻濾波器的頻譜形狀2023/2/7RBW對(duì)頻譜儀分辨率的影響2023/2/7中頻濾波器矩形系數(shù)的影響頻譜儀分辨不等幅信號(hào)的能力2023/2/7本振寄生調(diào)頻對(duì)測(cè)量的影響頻率分析儀的最小頻率分辨帶寬，一定程度上由本地振蕩信號(hào)的穩(wěn)定性決定。寄生調(diào)頻是描述本振穩(wěn)定性的一個(gè)指標(biāo)。2023/2/7本振相位噪聲對(duì)測(cè)量的影響相位噪聲決定本振信號(hào)的線寬，決定對(duì)不同幅度的頻率分量的分辨能力。相位噪聲顯示和分辨率帶寬RBW的設(shè)置有關(guān)。本振相位噪聲在頻域上表現(xiàn)為信號(hào)頻譜的噪聲邊帶2023/2/7頻譜儀測(cè)試的靈敏度2023/2/7影響頻譜儀靈敏度的主要因素衰減器設(shè)置衰減器設(shè)置值越大，噪聲電平越高。2023/2/7影響頻譜儀靈敏度的主要因素RBW噪聲電平隨RBW按照10logRBW1/RBW2規(guī)律變化2023/2/7影響頻譜儀靈敏度的主要因素VBW影響顯示VBW影響顯示噪聲電平的方差，減小VBW得到其平均值，減小VBW有利于在噪聲背景下檢測(cè)CW信號(hào)。2023/2/7頻譜分析儀的性能指標(biāo)內(nèi)部失真2023/2/7頻譜分析儀產(chǎn)生內(nèi)部失真的原因混頻器以及內(nèi)部其它電路產(chǎn)生的非線性失真2023/2/7非線性引起失真信號(hào)的變化規(guī)律為減小頻譜儀內(nèi)部失真，混頻器應(yīng)盡量工作在低電平，應(yīng)加大衰減值。2023/2/7無失真測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍在內(nèi)部失真和噪聲電平之間進(jìn)行折中。2023/2/7頻譜分析儀動(dòng)態(tài)范圍指標(biāo)定義2023/2/7提高頻譜儀靈敏度的方法1.RBW設(shè)置為最小。2.衰減器衰減值設(shè)置為最小。3.VBW設(shè)置為最小。4.前置放大器的噪聲系數(shù)最小。（增益大于噪聲系數(shù)）2023/2/7改變衰減器來判斷頻譜儀測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性。2023/2/7提高頻譜儀幅度測(cè)量精