频谱分析仪的工作原理和使用方法重点.ppt

频谱分析仪的工作原理和使用方法 1. 概述 2 频谱分析仪的工作原理 3 频谱分析仪性能参数的基本概念 4 频谱分析仪的测量准确度 5 频谱分析仪使用中应注意的问题 6 频谱分析仪使用实例－E4405B 频谱分析仪的工作原理和使用方法 1. 概述 1.1 时域分析 1.2 频域分析 1.3 频谱仪的发展 2 频谱分析仪的工作原理 2.1 频谱分析仪的类型 2.1.1. 实时频谱分析仪 2.1.2. 扫频频谱分析仪 2.2 超外差扫频频谱分析仪的工作原理 2.3 基波及谐波混频 3 频谱分析仪性能参数的基本概念 3.1 分辨力(RBW) 3.2 选择性 3.3 剩余调频 3.4 边带噪声 (相位噪声) 3.5 自适应关系 1 概述 1.1 时域分析 1.2 频域分析 1.3 频谱仪的发展 1 概述 无论你是一个电子设备或系统的设计制造工程师，还是一个电子器件或系统的现场维护/修理人员，都需要一台能观察并帮助你分析你的设备或系统产生的电信号或电信号通过你的器件或系统后质量变化的情况，比如，信号的功率和幅度，调制或边带等等，通过分析来验证你的设计，确定器件或系统的性能，判别故障点，找出问题的所在，这就是信号特性分析。 目前，信号分析主要从时域，频域和调制域三个方面进行。 1 概述 1 概述 1.1 时域分析 所谓时域分析就是观察并分析电信号随时间的变化情况。例如，信号的幅度，周期或频率等。时域分析常用仪器是示波器。但是示波器还不能提供充分的信息，因此就产生了用频域分析的方法来分析信号。 1.2频域分析 观察并分析信号的幅度(电压或功率)与频率的关系，它能够获取时域测量中所得不到的独特信息。例如谐波分量，寄生信号，交调、噪声边带。最典型的频域信号分析是测量调制，失真和噪声。通常进行信号频域分析的仪器就是频谱分析仪。 1.2频域分析 1.2频域分析 频谱分析仪(频谱仪)是信号频域特性分析的重要工具。它将一个由许多频率分量组成复杂的信号分解成各个频率分量。每一个频率分量的电平被依次显示出来。 频域分析测量有许多独特的优点。用频谱分析的方法很容易测量一个信号频率，功率，谐波分量，调制假信号和噪声等。 1.2频谱仪的发展 30年代末期，第一代扫频式频谱仪诞生。 60年代末期，可以为频谱仪提供频率和幅度的校准，前端预选的频谱仪问世，它标志着频谱仪从此进入了定量测试的时代。 70年代末，随着集成电路技术，快速A/D变换技术，频率合成技术，数字存储技术，尤其是微处理器技术的飞速发展，频谱仪的技术指标大幅度提高。频率范围扩展到100Hz-20GHz，分辨力带宽达到10Hz。 现在，频谱分析仪的测量频率范围已达到30Hz-50GHz，外混频可以扩展到mm波波段，分辨力带宽从1Hz-3MHz，测量信号的动态范围100dB，显示平均噪声-110dBm。 2 频谱分析仪的工作原理 2.1 频谱分析仪的类型 2.1.1. 实时频谱分析仪 2.1.2. 扫频频谱分析仪 2.2 超外差扫频频谱分析仪的工作原理 2.3 基波及谐波混频 2 频谱分析仪的工作原理 我们知道，当一个信号随时间做周期或准周期变化时，用付里叶变换可以表示成一个基波分量及许多谐波分量之和的形式。基波和各次谐波的能量按其频率高低的次序排列就是信号的频谱。 对于非周期性信号(如随机信号)可以看成是一个周期T为无限大的周期信号，即频率间隔为无限小，其谱线是连续的，称为连续谱。 2.1.1 实时频谱分析仪 所谓实时频谱分析仪是指能实时显示信号在某一时刻的所有频率成分的分析结果。见图2.2。 2.1.1 实时频谱分析仪 被测输入信号经过宽带预放放大后，由多路分配器分别送到并联的多个带通滤波器，每个滤波器从被测信号中选出与其相对应的频谱分量，经检波器检波后送到各个显示器保持并显示。现在基本不用。 还有一种快速付里叶变换(FFT)式频谱分析仪也属于实时型频谱分析仪，见图2.1。 2.1.1 实时频谱分析仪 还有一种快速付里叶变换(FFT)式频谱分析仪也属于实时型频谱分析仪，见图2.1。 2.1.1 实时频谱分析仪 图2.3是付里叶分析仪原理框图。由于取样与A/D转换速度的限制，快速付里叶变换(FFT)式频谱分析仪无法用于高频及微波范围的频谱分析仪。 2.1.2 扫频频谱分析仪 调谐滤波式频谱分析仪是用扫描发生器驱动调谐滤波器，在整个频率范围内改变一个带通滤波器的中心频率来工作的。随着中心频率的移动，依次选出的被测信号各频谱分量，再经滤波器和视频放大后加到显示器的垂直偏转电路。而水平偏转的输入信号来自驱动并调谐带通滤波器的同一扫描发生器。这样，水平轴就可以用于表示频率。 目前大量使用的是超外差式频谱分析仪。它又可以分为扫中频和扫高频(扫前端)两种。 较老式的频谱仪大都是