E4405B频谱分析仪工作原理和使用方法 (1).pptVIP

2.3 基波及谐波混频 多重响应－本振的基波和谐波与同一信号混频产生同一中频。 谐波响应——本振的基波和谐波与信号的多个频率成分进行混频产生同一中频。 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 3.6 动态范围 3.7 灵敏度 3.8 视频带宽(VBW) 3.9 信号/失真 3.10 信号/噪声 3 频谱分析仪性能参数的基本概念 当我们选用频谱仪进到测量时，我们必须要知道频谱仪的一些最基本的技术技能，包括: 1 频率测量范围。(最低的频率和最高的频率)。 2 幅度测量范围(也就是最大的输入电平与最小可测量的信号)。 3 用频谱仪同时测量两个不同频率的信号特性(动态范围与分辨力)。 4 用频谱仪测量不确定度(包括幅度和频率)。 3.1 分辨力带宽 (RBW) 分辨力带宽(RBW)——表征频谱仪能明确分离出两个等幅信号的能力。 理论上讲被测信号以谱线的形式显示在频谱仪的显示屏上，但是实际上信号是不能为一条无限窄的谱线，它有一定的宽度和形状。 频谱仪的分辨力取决于中频滤波器的带宽，因此也称为频谱仪的分辨力带宽。滤波器的带宽通常由3dB(功率)或6dB(电压)点描述，带宽越小，分辨力就越高。因此中频滤波器的3dB带宽决定了区别两个等幅度信号的最小频率间隔。 3.1 分辨力带宽 (RBW) 3.1 分辨力带宽 (RBW) 3.2 选择性 表征频谱仪能够明确分辨出两个不等幅度信号的能力，也叫形状因子。它通常被规定为中频滤波器60dB带宽和3dB带宽的比值。两个幅度相差60dB的不等幅度信号的频率间隔至少是60dB带宽一半的情况下才能分辨出小信号，因此选择性是分辨不等幅信号的关键参数。 3.2 选择性 3.2 选择性 3.2 选择性 实际上，形状因子表明滤波器特性曲线偏离矩形的程度，也表示它具有排除下边较小干扰信号或噪声的能力。波形因子越小，曲线越接近矩形，显示出的谱线下端越清晰，60dB带宽也是能否分辨大谱线近旁的小谱线的决定因素，位于60dB带宽以内的小谱线显然会被曲线的“下摆”部分掩盖。 老式的频谱仪中频滤波器的选择性为25:1。现代频谱仪中所设计的模拟滤波器采用同步调谐式，具有4个以上的极点，幅频特性呈高斯分布，高质量的频谱仪其选择性可以达到15:1~11:1。 3.2 选择性 3.3 剩余调频 频谱仪本振稳定度是影响分辨力进一步提高。本振的短期不稳定度表现为剩余调频。，典型的频谱仪其剩余调频可以达到：开环本振为1kHz，锁频本振为30Hz，合成本振1Hz。 3.3 剩余调频 3.3 剩余调频 3.4 边带噪声 (相位噪声) 边带噪声影响到近端(对载波而言)低电平信号的分辨。 相位噪声被规定为低于载波dBc或dB，只有当一个信号离系统噪声本底足够高时才能被显示。 由于系统相位噪声曲线实际上覆盖了一个较小的信号，因此频谱仪上还是不能显示出另一个小信号。 相位噪声指标被归一化到1Hz带宽。因此如果我们需要测量一个离开载波10kHz、比载波低50dB的信号，RBW为1kHz，我们就要求频谱仪系统本身的相噪指标为偏离载波10kHz,相噪为-80dBc/Hz;因为用等式-50dBc-[10log(1kHz/1Hz)]=-50-30=-80dBc。将50dBc/1kHz RBW归一化到80dBc/1Hz。 3.5 自适应关系 上面分析的分辨力带宽都是指在电路处于稳态情况下的指标，但是针对频谱仪使用的实际情况还有一个很重要的因素影响到频谱仪的有效分辨力，这就是频谱仪的扫描时间。 如果频率变化率（即扫描速度）太快，某频率分量尚未达到稳定的幅度值，便变成了另一个频率，以至在各个频率上都达不到应有的幅度，输出波形比起中频滤波器的曲线（亦即在慢速扫频时的显示）有明显的压低，展宽和滞后（如图所示）。 分辨力：分辨力带宽决定了测量时间。 3.5 自适应关系 3.6 动态范围 动态范围是频谱仪在测量信号幅度方面的一个主要技术性能，它的定义是在给定的测量精度的条件下，频谱仪能够测量的同时存在于输入端的最大信号与最小信号之比，它表征了测量同时存在的两个信号幅度差的能力。 3.7 平均噪声电平 频谱分析仪的一个最主要的用途是探索并测量低电平信号，频谱仪的灵敏度就是它能测量的最小信号的度量。理论上一个50Ω电阻负载的热噪声功率谱密度为-174dBm。(其中,则电阻的噪声功率谱密度)。一个理想完美的接收机将不再在热噪声功率的基础上再叠加任何噪声功率，根据接收机理论，最小可测量的信号电平由下式决定。 式中:fdB-整机噪声系数; B-接收机3dB带宽(以Hz为单位) 3.8 视频带宽(VBW) 视频带宽(VBW)不影响频谱分析仪的频率分辨