频谱分析仪的原理和应用.ppt

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1、频谱分析仪的原理与应用频谱分析仪的原理与应用 -Gim WooAgenda一.频谱分析仪简介二.频谱分析仪原理三.频谱分析仪的一些用法四.操作面板五.一些常见测试方法六.使用频谱分析仪应当注意的事项频谱分析仪简介1.1 频率计+功率计1.2 一般的测试范围和误差范围1.3 频谱分析仪的分类傅立叶变换频率计测频率很精确功率计测功率很精确频谱分析仪测频率精度一般，测功率精度也一般测试的范围主要是看信号的频率范围，和输入功率的范围 频率范围在频谱分析仪上有标识，输入功率范围一般标有最大输入功率，使用时不要超过范围。而对于误差有校准信号绝对误差；频率相应误差；射频衰减器误差；参考电平改变误差；中频带宽

2、改变误差；显示刻度改变，总的误差加起来有23个dB。但是实际误差与测试方法很有关系，一般保证中频带宽不改变，显示刻度不改变，保证待测信号电平与校准信号电平差不多。测量时如能保证信噪比大于12dB，误差可以在1dB以内。简单的说频谱分析仪就是一台接收机+信号处理+显示频谱分析仪主要测试内容扫描调谐；矢量；实时频谱分析仪分类三类频谱分析仪结构频谱分析仪原理VSA包含的电路模块VSA各模块的功能1.预衰减器2.开关滤波3.混频器4.本振5.中频滤波6.FFT7.检波器8.显示VSA各指标1.动态范围2.噪声基底电路模块以目前的VSA为例，是典型的超外差接收机可调衰减器信号输入低通滤波带通滤波中频滤波

3、中频放大器ADCDSP+控制处理显示处理 第一变频器 第三变频器第二 变频器F1IFF2IFF3IFFRF 射频衰减器F1lo 第一 本振YTOYTF 带宽滤波器 对数放大器LOG扫描斜波发生器检波器显示器 低通滤波器 低通滤波器 带通滤波器 步进放大器MXR1MXR2扫描调谐型名词解释动态范围：可以输入的最大功率和最小功率之差。例如可输入最大功率为30dBm，最小可测得的信号为-96dBm，则动态范围为30-（-96）=126dB，测量时设置不同动态范围也不同，这里的最小可测试信号就是灵敏度。因为Si/Ni=NF*So/No 这里Si/Ni为输入信噪比，NF为噪声系数，So/No为输出信噪比

4、 灵敏度被定义为Si=k*T*B*NFsys*(So/No)用dB表示为：Si=-174+10lgB+NFsys+So/No 这里-174为绝对零度时的噪声基底，B为系统带宽，NF为噪声系数。(So/No)为系统可识别的最小信号的信噪比。其中噪声系数 NFsys=F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/(G1*G2)+(F4-1)/(G1*G2*G3)+其中Fn为第n级的噪声系数，Gn为第n级的增益。预衰为了防止输入的电平过大，使进入混频器的电平过大而进入饱和状态。一般设为仪器的AUTO，可以用来调准VSA的动态范围。因为预衰是第一级，它的大小就是第一级噪声系数的大小。输入功率较大时，预衰就应

5、当设大点，输入混频器的功率最好保持在-30dBm以下，能保持比较好的线性度。开关滤波作用：选取不同的频率，同时滤除镜像频率。一般低频段采用低中频，而高频段采用高中频，主要是为了方便镜像滤波器的制作（宽频带高通滤波器制作成本高、难度大）。所以采用低中频时使用带通滤波，而采用高中频时使用低通滤波，进行两级变频。foRFimafoRFimafoRFimaIFIFIFIFIF=RF+fo混频器用于频谱搬移，强非线性的器件。混频器对本振的输入水平，RF的输入水平都有要求，都不能太高，否则会产生相当多的杂散分量。所以需要前面的预衰减器。混频器产生的杂散分量有本振，及其谐波，RF及其谐波，中频及其谐波，还有

6、各分量的互调分量。所以需要进行滤波。LO本地振荡器，就是本振，其实就是一个扫频频率源，其频率的稳定度和相噪水平极大影响了输出频率的准确性和相噪。VSA中可能存在几个本振，他们有着各自的用途，选择合适的本振，不但关系本振本身的设计难度，还包括混频器和滤波器等的设计难度。放大器之前的所有器件的衰减之和就是这几级的NF。此外，级间还有数控衰减器，调整合适的输出水平和预衰的大小，能动态调整这些数控衰减器，可以用来达到最大的动态范围。中频滤波器中频滤波器是用来滤去非线性的杂散的，保证放大电路的线性度，从而保证测试的准确性。中频滤波器有很多，因为存在多级变频。其中带宽最小3dB带宽的就是分辨率带宽。因为中频滤波器一般采用高斯滤波器，所以其矩形系数并不是很好，这个带宽会直接影响灵敏度。