頻譜分析儀計(jì)量檢定1

第十五篇頻譜分析儀計(jì)量第

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中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所信號(hào)分析主要從三個(gè)方面進(jìn)行,即時(shí)域、頻域和調(diào)制域。頻域測(cè)量分析方法是觀(guān)測(cè)信號(hào)幅度(V）或能量(V2)與頻率的關(guān)系,或者說(shuō)測(cè)量分析信號(hào)所包含的頻率成分的分布。頻譜分析儀就是分析信號(hào)頻域特性的儀器。當(dāng)一個(gè)信號(hào)隨時(shí)間作周期或準(zhǔn)周期變化時(shí),用傅里變換可以表示成一個(gè)基波分量及許多諧波諧波分量之和的形式,基波及各次諧波按其頻率高低的順序排列就是信號(hào)的頻譜。周期（或準(zhǔn)周期）性信號(hào)的頻譜是由一組離散的線(xiàn)條組成的離散譜,又稱(chēng)為線(xiàn)譜。第

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頁(yè)頻譜分析的基礎(chǔ)理論知識(shí)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所T——信號(hào)周期,單位為s（秒）；n——正整數(shù)；f——信號(hào)的基波頻率,單位為Hz；ω——稱(chēng)為角頻率,單位為rad(弧度)。由上述式子可看出,滿(mǎn)足狄利赫勒條件的周期函數(shù)f(t)可用無(wú)限個(gè)幅度為Cn,角頻率為2πn/T的正弦振蕩之和表示。中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所第

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頁(yè)一個(gè)周期函數(shù)f(t)在一個(gè)周期內(nèi)只有有限個(gè)極點(diǎn)，只有有限個(gè)第一類(lèi)間隔點(diǎn)（在這種間隔點(diǎn)左右極限存在），而其余各處都是連續(xù)的，稱(chēng)這個(gè)函數(shù)滿(mǎn)足了狄利赫勒條件，它可以展成傅里葉級(jí)數(shù):傅里葉級(jí)數(shù)還有其他表示形式，比較常用的是余弦表達(dá)式:式中:第

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頁(yè)等幅信號(hào)的頻譜等幅信號(hào)的時(shí)域和頻域表示為:中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所第

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頁(yè)調(diào)幅信號(hào)的頻譜調(diào)幅信號(hào)的時(shí)域和頻域表示為:中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所第

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頁(yè)調(diào)角信號(hào)的頻譜調(diào)角信號(hào)可分為調(diào)相信號(hào)和調(diào)頻信號(hào)兩種:調(diào)相信號(hào)的特點(diǎn)是，調(diào)制信號(hào)線(xiàn)性地改變載波相位，即:調(diào)頻信號(hào)的特點(diǎn)是，調(diào)制信號(hào)線(xiàn)性地改變載波的瞬時(shí)頻率，即:中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所調(diào)相信號(hào)的時(shí)域表示式是:調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域表示式是:第

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頁(yè)單音余弦波進(jìn)行調(diào)頻和調(diào)相時(shí)，其頻譜是相似的，用單音調(diào)頻信號(hào)的分析來(lái)說(shuō)明角度調(diào)制信號(hào)。單音調(diào)頻波的表示式:調(diào)制信號(hào)為單音余弦信號(hào)時(shí)調(diào)角信號(hào)的頻譜a)實(shí)際調(diào)頻波頻譜

b)頻譜分析儀上觀(guān)察到的頻譜中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所調(diào)相信號(hào)的時(shí)域表示為:調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域表示為:Ω

ΩωcΩωc2Ω脈沖信號(hào)脈沖信號(hào)這里指脈沖的上升（下降）

時(shí)間是零、頂部平坦的周期脈沖。第

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中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所周期脈沖的時(shí)域和頻域圖a)時(shí)域圖

b)頻域圖脈沖信號(hào)調(diào)幅信號(hào)把周期脈沖調(diào)制在頻率是的載波上，根據(jù)頻譜搬移定理，可以得到用周期脈沖調(diào)幅波的表示式:第

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中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所周期脈沖調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖期脈沖調(diào)幅信號(hào)的功率譜頻譜分析儀上顯示的周期脈沖調(diào)幅信號(hào)的功率譜,其譜線(xiàn)分布相對(duì)于載頻是對(duì)稱(chēng)的。第

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中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所當(dāng)脈沖的占空比遠(yuǎn)小于1時(shí),頻譜的能量分布。頻譜分析儀的類(lèi)型實(shí)時(shí)頻譜分析儀并聯(lián)濾波器型分析儀（真正實(shí)時(shí)型）快速傅里葉變換（FFT）

式分析儀掃頻型頻譜分析儀（掃頻調(diào)諧型）顯示掃頻型頻譜分析儀調(diào)諧濾波器型頻譜分析儀掃頻超外差型分析儀第

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中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所前置寬帶放大器多

路

分

配

器濾波器1濾波器2濾波器n檢波器1檢波器2檢波器n指示器1指示器2指示器n第

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頁(yè)并聯(lián)濾波器型分析儀中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所~快速傅里葉變換算法可以把某一時(shí)刻的時(shí)間函數(shù)f(t)轉(zhuǎn)換為頻域函數(shù)s(w):第

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中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所快速傅里葉變換式分析儀框圖低通濾波器保持

RAM取樣A/D顯示FFT第

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頁(yè)顯示掃頻型頻譜分析儀用掃描開(kāi)關(guān)掃描,使顯示器上輪換顯示各濾波器的輸出。檢波器1檢波器2檢波器n濾波器1濾波器2濾波器n中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所低通濾波器多

路

分

配

器掃描

開(kāi)關(guān)顯示器調(diào)諧濾波器型頻譜分析儀調(diào)諧濾波式頻譜分析儀是通過(guò)在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)移動(dòng)

一個(gè)帶通濾波器的中心頻率及帶寬來(lái)工作的。檢波器調(diào)

諧濾波器掃描電路第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所掃頻超外差型分析儀它實(shí)際上是一個(gè)校準(zhǔn)于正弦波均方根值的頻率選擇性峰值響應(yīng)電壓表。把本振作為掃頻器件,輸出本振信號(hào)頻率從低到高輸連續(xù)掃動(dòng),與輸入的被測(cè)信號(hào)中各頻譜分量逐個(gè)混頻,使之依次變?yōu)橄鄬?duì)應(yīng)的中頻的頻譜分量,經(jīng)檢波和視放后顯示在熒光屏上。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所掃描

發(fā)生器檢波視放衰減

器顯示器低通本振中放掃頻超外差型分析儀的缺點(diǎn)掃頻超外差式頻譜分析儀雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但它有一個(gè)最難解決的問(wèn)題是真假信號(hào)的識(shí)別。1.多次響應(yīng):由于本振信號(hào)很大(如HP8590和HP8560的第一本振信號(hào)功率為16dBm±2dB，所以混頻器對(duì)本振信號(hào)而言是非線(xiàn)性工作狀態(tài),會(huì)產(chǎn)生的很多諧波。2.諧波響應(yīng):當(dāng)本振調(diào)到某個(gè)頻率時(shí)，由于在混頻器中產(chǎn)生諧波，頻譜分析儀就能對(duì)幾個(gè)信號(hào)頻率同時(shí)進(jìn)行響應(yīng)，在顯示器上表現(xiàn)為同一根響應(yīng)線(xiàn)。第1頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所解決上述問(wèn)題有兩種方法,一種是在頻譜分析儀中安裝信號(hào)識(shí)別裝置,能很方便的識(shí)別輸出信號(hào)與本振進(jìn)行混頻的模式n,從而在對(duì)應(yīng)的頻率標(biāo)尺上直接讀出輸入信號(hào)的頻率。這種識(shí)別裝置可以是手動(dòng)的,而對(duì)于帶有微處理器的頻譜分析儀利用綜合調(diào)諧程序自動(dòng)完成識(shí)別。另一種方法就是使用跟蹤預(yù)選擇性帶通濾波器,把它安裝在混頻器之前,其中心頻率和掃頻頻率同步調(diào)諧,這就相當(dāng)于把調(diào)諧濾波器式分析儀和掃頻超外差式分析儀的優(yōu)點(diǎn)合二為一。本文所涉及的頻譜儀是掃頻超外差型頻譜儀。第

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中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所掃頻超外差型分析儀的缺點(diǎn)的解決方法第

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頁(yè)頻譜分析儀的基本組成常用的頻譜分析儀由射頻前端電路

、

中頻放大電路

、顯示電路

、掃描

電路

、校準(zhǔn)信號(hào)源和微機(jī)控制電路等六大部分組成。校準(zhǔn)

頻率控制信號(hào)源CPU從頻率基準(zhǔn)來(lái)操作數(shù)據(jù)采集CPUI/O板中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所射頻前端

電路中頻放大

電路掃描

電路顯示電路射頻前端電路進(jìn)行信號(hào)頻率變化和幅度控制的電路通稱(chēng)為射頻前端電路,它保證了正確地接收信號(hào)。第

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中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所中頻放大電路中頻電路部分包括可變?cè)鲆嬷蟹烹娐?/p>

、分辨帶寬選擇電路

、過(guò)載檢測(cè)和幅度控制電路等。第

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中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所線(xiàn)性/對(duì)數(shù)放大電路

、檢波電路（解調(diào)電路）

、視頻濾波電路、數(shù)字化處理電路和顯示器等。第

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中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所顯示電路掃描電路掃描電路是一個(gè)鋸齒波發(fā)生器,它有兩路或三路輸出,一路輸出到顯示部分的水平放大器,驅(qū)動(dòng)顯示器的水平偏轉(zhuǎn)板,另一路輸出到第一本振的驅(qū)動(dòng)器,設(shè)置中心頻率和掃頻寬度。當(dāng)有預(yù)選器時(shí),掃頻電路就把第三個(gè)輸出電壓送到預(yù)選器的驅(qū)動(dòng)器,與本振同步改變中心頻率設(shè)置。整個(gè)過(guò)程都由頻率控制CPU集中控制。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所頻譜分析儀是一臺(tái)多功能的測(cè)量?jī)x器,從前都采用硬件控制,面板就十分擁擠,操作起來(lái)比較復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)的功能卻不多。采用微處理器控制后就方便多了,前面板是一個(gè)小鍵盤(pán),操作方式計(jì)算機(jī)化,并提供很多功能為動(dòng)態(tài)定義的鍵,大大提高了操作的靈活性,操作過(guò)程大大簡(jiǎn)化。在顯示器上還可直接讀出各種測(cè)量結(jié)果、頻譜分析儀現(xiàn)在的工作狀態(tài)和誤操作警告等信息。第

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頁(yè)微機(jī)控制電路中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所跟蹤信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)是由本振信號(hào)和中頻信號(hào)混頻產(chǎn)生的,它和頻譜分析儀的本振信號(hào)一一對(duì)應(yīng),同步調(diào)節(jié)。有了跟蹤信號(hào)源,頻譜分析儀就可對(duì)兩端口器件進(jìn)行標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的分析。第

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頁(yè)跟蹤信號(hào)發(fā)生器中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所為確保頻譜儀能工作在要求的性能指標(biāo)狀態(tài)下,必需對(duì)其各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行定期的測(cè)試和校準(zhǔn),必要時(shí)還要進(jìn)行調(diào)整。通常是通過(guò)對(duì)頻譜儀的檢定來(lái)完成該項(xiàng)工作的。第

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頁(yè)頻譜分析儀的檢定中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所一、與頻率有關(guān)的參數(shù)二、與幅度有關(guān)的參數(shù)（一）工作頻率范圍:（一）最大允許輸入電平（二）掃頻寬度:（二）噪聲系數(shù)（三）掃頻時(shí)間:（三）靈敏度（五）增益壓縮點(diǎn)（五）測(cè)量時(shí)間:（六）動(dòng)態(tài)范圍（六）分辨帶寬:（七）幅度準(zhǔn)確度（七）視在帶寬（八）最佳動(dòng)態(tài)分辨帶寬Bod:（九）殘余調(diào)頻:三、與頻率和幅度都有關(guān)的參數(shù)及術(shù)語(yǔ)（十）視頻帶寬:（一）等效噪聲帶寬BN（十一）譜線(xiàn)顯示:（二）幅度頻率響應(yīng)（三）交調(diào)抑制度（四）交流聲邊帶（五）噪聲邊帶（六）剩余響應(yīng)第1頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所頻譜分析儀的檢定參數(shù)（四）掃頻速度:（四）參考電平工作頻率范圍頻譜分析儀能夠滿(mǎn)足所有規(guī)定性能的被測(cè)信號(hào)頻率范圍。工作頻率范圍小于一個(gè)倍頻程時(shí)稱(chēng)為窄帶頻譜分析儀頻譜分析儀輸入端的隔直流電容構(gòu)成高通濾波器,其截止頻率決定了頻譜分析儀工作頻率范圍的下限；而第一混頻器的頻率響應(yīng)性能,第一本振的掃頻范圍和輸入低通濾波器（或預(yù)選器）的截止頻率,決定了頻譜分析儀工作頻率范圍的上限。中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所第

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頁(yè)掃頻寬度又稱(chēng)為頻率跨度,是指顯示器水平軸起止點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的頻率之差。目前掃頻寬度有兩種表示法,一種是全程（滿(mǎn)屏）頻率量值,一種是每格頻率量值。掃頻方式可分為零寬度掃頻、部分寬度掃頻和全頻段掃頻。全頻段掃頻是指掃描整個(gè)工作頻率范圍。有的頻譜分析儀不具備這種功能。（如掃中頻和141T等分段工作的頻譜分析儀）第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所掃頻寬度從頻譜分析儀顯示屏水平軸最左端到最右端掃一回所需的時(shí)間。也有兩種表示方法,一種是全程（滿(mǎn)屏）掃描時(shí)間,一種是每格掃描時(shí)間。掃描時(shí)間主要受分辨帶寬濾波器的限制,因?yàn)檫@些中頻濾波器是需要充電和放電時(shí)間的頻帶受限電路。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所掃描時(shí)間單位時(shí)間內(nèi)的掃頻寬度,等于掃頻寬度除以?huà)哳l時(shí)間。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所掃描速度測(cè)量時(shí)間它是掃描時(shí)間和回掃時(shí)間的總和,回掃時(shí)間除了少量的鋸齒波復(fù)位時(shí)間外,大部分是頻譜分析儀處理數(shù)據(jù)的時(shí)間。如對(duì)數(shù)據(jù)格式化、打標(biāo)記、平均、本振重新調(diào)諧等,對(duì)一臺(tái)頻譜分析儀來(lái)說(shuō)設(shè)計(jì)完成后回掃時(shí)間就是一個(gè)定數(shù),故稱(chēng)為“死時(shí)間”。例如頻譜分析儀快速掃描時(shí),就要求本振能快速調(diào)諧。中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所第

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頁(yè)帶寬是指中頻濾波器3dB或6dB帶寬,亦稱(chēng)為靜態(tài)分辨帶寬。理想狀態(tài)是能做得很窄（如1Hz帶寬）,且?guī)捘苓B續(xù)調(diào)節(jié)。由于實(shí)際工藝水平的限制,帶寬在6Hz到3MHz之間分檔或近似連續(xù)可調(diào)。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所分辨帶寬視在帶寬又稱(chēng)為動(dòng)態(tài)分辨帶寬，它是在掃描時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)較短時(shí)，顯示屏上看到的分辨帶寬，它比靜態(tài)帶寬有一定的幅度下降和展寬。這是因?yàn)樾盘?hào)通過(guò)濾波器時(shí)有個(gè)駐留時(shí)間，掃描速度太快，信號(hào)駐留時(shí)間太短，達(dá)不到穩(wěn)定值，下一個(gè)信號(hào)又來(lái)了，因而幅度下降帶寬展寬。顯示幅度A與輸入信號(hào)的幅度Ai之比為:第

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中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所視在帶寬Bd與靜態(tài)帶寬Bs之比為:第

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頁(yè)掃頻寬度和掃描時(shí)間組合下的最小動(dòng)態(tài)分辨帶寬。最佳動(dòng)態(tài)分辨帶寬Bod中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所殘余調(diào)頻表示頻譜分析儀本振（主要是第一本振）的短期頻率不穩(wěn)定性,一般指規(guī)定的測(cè)試帶寬,在某規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)頻率抖動(dòng)的峰值或峰峰值。它引起譜線(xiàn)晃動(dòng),降低了實(shí)際的頻率分辨力。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所中頻檢波器后的低通濾波器稱(chēng)為視頻濾波器,其帶寬可選擇,可對(duì)噪聲起平滑作用,易于在噪聲中檢測(cè)微弱信號(hào),不影響頻譜分析儀的分辨能力,但選擇的帶寬過(guò)窄,將增加掃描時(shí)間。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所視頻帶寬譜線(xiàn)顯示當(dāng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分辨力帶寬小于各個(gè)頻率分量之間的間距時(shí),在頻譜分析儀上所產(chǎn)生的幅度顯示。也稱(chēng)為辨別頻率成份的能力。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所最大允許輸入電平防止頻譜分析儀前端電路燒毀的最大允許輸入信號(hào)電平?？梢灾富祛l器前輸入衰減器最大允許承受功率,也可以指第一混頻器在輸入衰減器為規(guī)定衰減值時(shí)允許的最大輸入電平。當(dāng)被測(cè)信號(hào)為連續(xù)波或窄帶信號(hào)時(shí),一般以功率（如dBm）給出。當(dāng)被測(cè)信號(hào)為脈沖或?qū)拵盘?hào)時(shí),一般以最大譜密度（mW/MHz）或脈沖能量(W/s)給出。中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所第

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頁(yè)頻譜分析儀內(nèi)部產(chǎn)生的附加噪聲折合到輸入端后與輸入端本身熱噪聲之比,一般以dB為單位給出。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所噪聲系數(shù)在給定分辨帶寬、顯示方式和其他影響因素的條件下,頻譜分析儀顯示最小信號(hào)電平的能力。用相對(duì)于1毫瓦的分貝數(shù)（dBm）表示。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所靈敏度顯示屏上代表規(guī)定電平的指定垂直位置。一般都是指定顯示屏的最上一根刻度線(xiàn),該電平可以用dBm、V或其它合適的單位表示。有的頻譜分析儀稱(chēng)為中頻增益。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所參考電平增益壓縮點(diǎn)顯示屏上垂直顯示刻度線(xiàn)性誤差低于所規(guī)定的誤差時(shí)的最大輸入電平。最常用的是1dB增益壓縮點(diǎn)。在實(shí)際測(cè)量中,混頻器壓縮電平是指輸入到混頻器的總功率電平,隨著混頻器電平的增加,有相當(dāng)一部分能量轉(zhuǎn)換成失真分量,這時(shí),混頻器被看成是處于壓縮狀態(tài)。如圖所示。最常用的評(píng)估方法是將輸出經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的正弦信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸入到頻譜分析儀的輸入端,調(diào)節(jié)信號(hào)電平,頻譜分析儀顯示的幅度比預(yù)期信號(hào)電平低1dB時(shí)的源信號(hào)電平為1dB增益壓縮點(diǎn)。第1頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所動(dòng)態(tài)范圍能以規(guī)定的準(zhǔn)確度測(cè)量輸入的兩個(gè)信號(hào)電平之間的最大差值。1、測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍:是指頻譜分析儀能夠測(cè)量到最大信號(hào)與最小信號(hào)之比。2、顯示動(dòng)態(tài)范圍:相關(guān)的兩個(gè)非諧波關(guān)系的正弦信號(hào)電平之間的最大差值。3、最佳動(dòng)態(tài)范圍第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所幅度準(zhǔn)確度頻譜分析儀測(cè)量信號(hào)幅度的準(zhǔn)確度。幅度測(cè)量的誤差源很多,包括校準(zhǔn)信號(hào)源、參考電平、刻度保真度、噪聲和失真的影響、分辨帶寬轉(zhuǎn)換等,對(duì)于不同頻率還有頻率響應(yīng),當(dāng)頻譜顯示不回到顯示屏中心位置時(shí)還有顯示平滑性。顯示平滑性是在一個(gè)給定的頻率間距上,顯示幅度的不希望的變化。中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所第

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頁(yè)等效噪聲帶寬BN噪聲帶寬與噪聲譜的類(lèi)型密切相關(guān)。白噪聲的功率譜密度是均勻的,故白噪聲的帶寬就是無(wú)限寬。當(dāng)白噪聲通過(guò)一個(gè)選擇性網(wǎng)絡(luò),其功率譜就不均勻了,其等效噪聲帶寬與選擇性網(wǎng)絡(luò)的3dB帶寬和形狀因子有關(guān),其計(jì)算是很復(fù)雜的。我們總是用近似等效的方法計(jì)算。把不均勻的噪聲功率譜等效為在一定帶寬內(nèi)的均勻功率譜,這個(gè)帶寬應(yīng)是矩形的。第

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頁(yè)

中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所幅度頻率響應(yīng)在整個(gè)工作頻率范圍內(nèi),當(dāng)頻率調(diào)整到顯示屏的中心位置時(shí),對(duì)被測(cè)不同頻率信號(hào)的幅度的均勻性。即當(dāng)被測(cè)信號(hào)幅度一樣,頻率不同時(shí),頻譜分析儀顯示的測(cè)量幅度的一致性。頻譜分析儀在中放電路中裝有頻率響應(yīng)補(bǔ)償電路,在整個(gè)頻率范圍內(nèi),設(shè)若干個(gè)頻率響應(yīng)校正點(diǎn),使幅頻特性更趨均勻。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所交調(diào)抑制度現(xiàn)代頻譜分析儀幾乎都采用二極管混頻器,它是非線(xiàn)性器件,工作在理想二極管方程狀態(tài)下,當(dāng)加到混頻器上的兩個(gè)或多個(gè)具有不同頻率的信號(hào)電平大到一定程度時(shí),就會(huì)出現(xiàn)失真,一部分是諧波失真,另一部分是信號(hào)頻率的組合,第

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頁(yè)

中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所是頻譜分析儀的供電電源頻率及諧波、電源開(kāi)關(guān)頻率等濾波不凈產(chǎn)生的不希望

有的響應(yīng)

。它與固定頻率和有用響應(yīng)是

可分開(kāi)的。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所交流聲邊帶在顯示屏上圍繞信號(hào)響應(yīng)出現(xiàn)的不希望有的響應(yīng)。它是頻譜分析儀內(nèi)部噪聲引起,是以偏離有用響應(yīng)規(guī)定的頻率間距的響應(yīng)的幅度與有用響應(yīng)幅度之比值給出的,與有用響應(yīng)的頻率間距越小,比值也越小。以dBc為單位。第

1

頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所噪聲邊帶無(wú)輸入信號(hào)時(shí)的寄生效應(yīng)。由頻譜分析儀本身產(chǎn)生,是機(jī)內(nèi)各本振、放大器及連接電纜屏蔽不良,在顯示屏上出現(xiàn)的不需要的顯示。主要頻率成份可能是參考基準(zhǔn)頻率及諧波、本振頻率和零標(biāo)志附近頻率的基波及諧波。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所剩余響應(yīng)頻譜分析儀的檢定方法一

、.頻率準(zhǔn)確度測(cè)試。二

、掃頻寬度測(cè)試。三

、

中頻帶寬測(cè)試。四

、

中頻帶寬轉(zhuǎn)換的幅度偏差測(cè)試。五

、

中頻增益（參考電平）

測(cè)試。六

、頻響測(cè)試。七

、顯示刻度測(cè)試。八

、衰減器測(cè)試。九

、剩余調(diào)頻測(cè)試。十

、平均噪聲電平測(cè)試。十一

、剩余響應(yīng)的測(cè)試。十二

、頻譜分析儀自備校準(zhǔn)源的測(cè)試。十三

、噪聲邊帶的測(cè)試。十四

、諧波失真測(cè)試。十五

、掃描時(shí)間測(cè)試。十六

、交調(diào)失真測(cè)試。十七

、增益壓縮測(cè)試。中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所第

1

頁(yè)頻率準(zhǔn)確度測(cè)試頻率準(zhǔn)確度是衡量頻譜分析儀調(diào)諧頻率準(zhǔn)確度的參數(shù)。頻譜分析儀中心頻率的準(zhǔn)確度是與掃頻寬度、分辨帶寬密切相關(guān)的,中心頻率的誤差都是在特定的掃頻寬度和分辨帶寬下測(cè)得的。頻率計(jì)功分器被檢頻譜分

析儀第

1

頁(yè)

中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源掃頻寬度測(cè)試該項(xiàng)是用來(lái)測(cè)試掃頻電壓線(xiàn)性特性的參數(shù)。掃頻寬度的測(cè)量誤差用下式計(jì)算:第

1

頁(yè)

中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所中頻帶寬測(cè)試通常有兩種做法:一是將頻譜分析儀掃寬設(shè)定為零，在中心頻率上調(diào)諧，使其工作于接收機(jī)狀態(tài)，并使顯示幅度達(dá)最大值，然后增加輸入信號(hào)的頻率，在幅度下降至指定幅度值時(shí)，記下這時(shí)的信號(hào)頻率,然后降低輸入信號(hào)的頻率，當(dāng)信號(hào)的幅度上升后又下降至指定幅度時(shí)，記錄這時(shí)的信號(hào)頻率。則中頻帶寬的測(cè)試值即為。通常這種方法要求頻譜分析儀及信號(hào)源的頻率穩(wěn)定性好，要求在測(cè)量過(guò)程中的頻率漂移遠(yuǎn)小于中頻帶寬，這種方法常用來(lái)測(cè)試較寬的中頻帶寬；另一種方法是利用中頻濾波器幅頻特性曲線(xiàn)來(lái)直接測(cè)量:當(dāng)掃頻寬度和中頻帶寬配合適當(dāng)時(shí)，頻譜分析儀上可得到中頻濾波器幅頻響應(yīng)特性曲線(xiàn)，只要直接測(cè)量指定的幅度點(diǎn)的帶寬即可，它對(duì)頻率的穩(wěn)定性要求不高。采用這種方法還可以很方便地得到中頻帶寬的形狀系數(shù)。第1頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所用于測(cè)試中頻帶寬的改變對(duì)信號(hào)幅度的影響,測(cè)試窄中頻帶寬時(shí),要求信號(hào)源頻率的穩(wěn)定性較好,頻率漂移遠(yuǎn)小于中頻帶寬值。第

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頁(yè)

中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所中頻帶寬轉(zhuǎn)換的幅度偏差測(cè)試10dB隔

離衰減

器10dB隔

離衰減

器標(biāo)準(zhǔn)衰減器頻譜分析儀標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源中頻增益（參考電平）測(cè)試設(shè)定頻譜分析儀的中頻增益（參考電平）于指定值,同時(shí)使信號(hào)輸入幅度與參考電平保持一致或有一個(gè)恒定的差值,這樣就可以測(cè)定中頻放大器的增益誤差。為減小掃頻寬度對(duì)幅度的影響,通常在掃頻寬度為零的狀態(tài)下測(cè)試,信號(hào)源和頻譜分析儀使用同一個(gè)頻率參考源。第

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頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所在指定的中頻帶寬、掃頻寬度、掃描時(shí)間等狀態(tài)下,測(cè)試頻譜分析儀在不同頻率點(diǎn)上對(duì)恒定幅度信號(hào)的幅度響應(yīng)的均勻性特性。第

1

頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所頻響測(cè)試第

1

頁(yè)測(cè)試頻譜分析儀顯示刻度線(xiàn)性度。顯示刻度測(cè)試中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所第

1

頁(yè)測(cè)量頻譜分析儀輸入衰減器的衰減值。中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所衰減器測(cè)試向頻譜分析儀輸入一個(gè)頻率穩(wěn)定的信號(hào),使信號(hào)失諧于調(diào)諧頻率,頻率的抖動(dòng)就會(huì)從信號(hào)的幅度上體現(xiàn)出來(lái)。根據(jù)幅度的改變值和濾波器的失諧率經(jīng)計(jì)算就可得剩余調(diào)頻值。第

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頁(yè)剩余調(diào)頻測(cè)試中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所有的稱(chēng)為靈敏度測(cè)試。在被檢頻譜分析儀的輸入端接等于輸入阻抗的等效負(fù)載阻抗。在頻譜分析儀規(guī)定的中頻帶寬下,測(cè)試顯示信號(hào)的底部平均噪聲電平值。被檢頻譜分析儀技術(shù)指標(biāo)有要求時(shí),將其換算到另外的帶寬上。第

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頁(yè)平均噪聲電平測(cè)試中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所在沒(méi)有信號(hào)輸入的情況下,在輸入端接等于輸入阻抗的等效負(fù)載阻抗,用光標(biāo)測(cè)量各種雜波信號(hào)的幅度和頻率。一般要求其幅度小于-90dBm。第

1

頁(yè)剩余響應(yīng)的測(cè)試中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所第

1

頁(yè)用功率計(jì)和頻率計(jì)分別測(cè)量校準(zhǔn)源的頻率和幅度。頻譜分析儀自備校準(zhǔn)源的測(cè)試中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所第

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頁(yè)在指定的中頻帶寬下,測(cè)量偏離中心頻率一定量值處的信號(hào)幅度。噪聲邊帶的測(cè)試中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所輸入頻譜分析儀一個(gè)無(wú)失真的信號(hào),增大加到混頻器上信號(hào)幅度到被檢頻譜分析儀說(shuō)明書(shū)上規(guī)定的電平值,測(cè)量顯示的諧波幅度與信號(hào)幅度之差,以dBc為單位。第

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頁(yè)諧波失真測(cè)試中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所用頻譜分析儀測(cè)量調(diào)幅波,調(diào)幅度大于50%,當(dāng)掃頻寬度為零時(shí),顯示為解調(diào)信號(hào)的波形；根據(jù)掃描時(shí)間標(biāo)稱(chēng)值,選擇調(diào)制信號(hào)頻率。第

1

頁(yè)掃描時(shí)間測(cè)試中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所交調(diào)失真測(cè)試的原理框圖如圖15-3-11,兩個(gè)幅度相同頻率相近的信號(hào)f1和f2,經(jīng)過(guò)功率混合器同時(shí)輸入到頻譜分析儀上,測(cè)量頻率為2f1-f2和2f2-f1的新信號(hào)的幅度與原信號(hào)幅度之差,即為三階交調(diào)失真。第

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頁(yè)交調(diào)失真測(cè)試中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出電平,使譜線(xiàn)最大值低顯示屏最大格1~2格。然后,同時(shí)增加信號(hào)源輸出電平和頻譜分析儀的參考電平,當(dāng)譜線(xiàn)比預(yù)期的幅度低1dB時(shí),信號(hào)源輸出電平在功率計(jì)上讀數(shù)為P0值。1dB增益壓縮用下式計(jì)算。PG=P0-A,A——被檢頻譜分析儀輸入衰減器的量值。第

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頁(yè)增益壓縮測(cè)試中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所進(jìn)行與頻率相關(guān)的檢定項(xiàng)目時(shí),選擇通路1。如中心頻率、掃頻寬度及中頻帶寬等項(xiàng)目的檢定；檢定幅度頻率響應(yīng)等項(xiàng)目時(shí),選擇通路2；檢定與電平幅度變化相關(guān)的檢定項(xiàng)目時(shí),選擇通路3；如顯示刻度、參考電平及輸入衰減器等項(xiàng)目的檢定；檢定諧波失真等檢定項(xiàng)目時(shí),選擇通路4；檢定交調(diào)失真、增益壓縮等檢定項(xiàng)目時(shí),選擇通路5；在頻譜分析儀的輸入信號(hào)變化較大時(shí),可使用通路6,如剩余調(diào)頻掃描時(shí)間等項(xiàng)目的檢定。第1頁(yè)頻譜分析儀檢定裝置中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所頻譜分析儀檢定裝置的主要組成設(shè)備(一)標(biāo)準(zhǔn)器具1．功率計(jì)。功率計(jì)是該系統(tǒng)的電平測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)信號(hào)幅度進(jìn)行定標(biāo)。主要技術(shù)指標(biāo):頻率范圍:30kHz～26.5GHz；電平范圍:-70dBm～+10dBm;允許誤差限:±0.02dB；(0dBm～-20dBm時(shí))2．頻率計(jì)。檢定與頻率有關(guān)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)信號(hào)的頻率定標(biāo)。主要技術(shù)指標(biāo):頻率范圍:DC～26.5GHz；允許誤差限:10-9；3．標(biāo)準(zhǔn)衰減器。對(duì)信號(hào)幅度和衰減進(jìn)行定標(biāo)。頻率范圍:DC～26.5GHz；衰減范圍:1dB～121dB,1dBstep;允許誤差限:0.02dB/10dB，累計(jì)70dB不超過(guò)0.2dB。第

1

頁(yè)

中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所(二)主要配套設(shè)備1．信號(hào)源。用以產(chǎn)生穩(wěn)定的信號(hào)。頻率范圍:10Hz～26.5GHz；輸出電平范圍:+20dBm～-130dBm幅度允許誤差限:±1dB2．同軸開(kāi)關(guān)。同軸開(kāi)關(guān)能快速改變射頻信號(hào)的連接方向。工作頻率范圍:DC～26.5GHz；重復(fù)性:優(yōu)于0.001dB；隔離度:大于70dB。第

1

頁(yè)頻譜分析儀檢定裝置的主要組成設(shè)備中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所第

1

頁(yè)(一)與頻率有關(guān)的測(cè)量不確定度評(píng)定(二)校準(zhǔn)點(diǎn)功率測(cè)量的不確定度評(píng)定。

(三)幅度測(cè)量的不確定評(píng)定不確定度評(píng)定中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所（一

）重復(fù)性考核（二）

穩(wěn)定性考核第

1

頁(yè)

中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所標(biāo)準(zhǔn)裝置的重復(fù)性和穩(wěn)定性考核頻譜分析儀的量值傳遞一、檢定條件要求（一）環(huán)境條件1．環(huán)境溫度:23C5C;2．相對(duì)濕度:≤80%（二）供電電源:220V10V所有設(shè)備應(yīng)良好接地，零線(xiàn)和地線(xiàn)間的電壓峰峰值應(yīng)小于10V.（三）無(wú)影響測(cè)試的振動(dòng)和干擾二、檢定規(guī)程檢定規(guī)程:（一）射頻頻譜分析儀檢定規(guī)程JJG501-87。適合于1.7GHz以下的頻譜分析儀的檢定。（二）頻譜分析儀檢定規(guī)程JJG(航天)26-1999。適合于26.5GHz以下的頻譜分析儀的檢定。三、量值傳遞關(guān)系圖量值傳遞關(guān)系圖又稱(chēng)為檢定系統(tǒng)表，量值傳遞是指將國(guó)家最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)按計(jì)量檢定系統(tǒng)逐級(jí)傳遞到各級(jí)計(jì)量檢定單位的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，在傳遞過(guò)程，要求準(zhǔn)確度損失最小，方法簡(jiǎn)單易行，復(fù)現(xiàn)性和可靠性都很高。第1頁(yè)中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所直接測(cè)

直接測(cè)

直接測(cè)量量量功率計(jì)

頻率計(jì)

衰減器f:10MHz～26

.5GHz