频谱仪基本原理

频谱分析仪讲义提纲1、频谱仪基础2、频谱仪基本概念3、频谱仪原理实现4、频谱仪基本指标5、频谱仪基本测量6、频谱仪误差分析7、频谱仪基本操作1、频谱仪基础8、频谱仪基本使用频谱分析仪基础频谱仪发展史频谱仪主要用途粗略扫中频的频谱监视器扫本振的全景接收机智能频谱分析仪多功能频谱分析仪高性能频谱分析仪微波通信网络雷达、导航、电子对抗频率管理信号监测频谱分析仪基础信号时域分析频域分析信号周期升降沿峰值电压信号频率谐波分量信号功率寄生、交调信号边带频谱分析仪基础频谱分析仪基础动态信号分析仪频谱分析仪信号频谱分析X(nT)X(t)S(t)ttt(b)取样函数(c)取样波形(a)时域波形T=1/fSADCFFTfS输入显示器处理器数字滤波器模数转换器取样器衰减器模拟滤波器窗口V2V3V1f2f1fs3fs2fs1频谱分析仪讲义提纲1、频谱仪基础2、频谱仪基本概念3、频谱仪原理实现4、频谱仪基本指标5、频谱仪基本测量6、频谱仪误差分析7、频谱仪基本操作2、频谱仪基本概念8、频谱仪基本使用频谱分析仪基本概念f(a)(b)(c)输入频谱屏幕谱线形状分辨力太低图形分辨率灵敏度频谱仪的灵敏度常以显示平均噪声电平来表示Pin=-174dBm+fdB+10logBfdB整机的噪声系数B接收机的3dB中频带宽扫速PEAKLOG10dB/REF0dBmATTEN10dBCENTER300MHzSPAN500kHz#RESBWxxMHz#VBWxxMHzSWPxxmsec当VBW≥RBW时：ST≥K*SPAN/（RBW）2当VBW≤RBW时：ST≥K*SPAN/（RBW*VBW）同步调谐滤波器K2.5数字滤波器K1信号失真频谱分析仪基本概念动态范围功率(dB)f2f3fD2D3D功率(dB)2f1-f2f1f22f2-f12D3D3D2D(a)二阶失真（b三阶失真30405060708090-70-60-50-40-30-20-10动态范围dBc混频器输入电平二阶失真三阶失真噪声电平(1kHz)PEAKLOG10dB/REF-40dBmATTEN10dBCENTER300MHzSPAN500MHzRESBW1MHzVBW1MHzSWP50msec中频信号频谱仪经包络检波器后有四中视频检波方式ROSENFELL检波负峰值检波正峰值检波取样检波视频检波预选器频谱分析仪基本概念时间门预选器的特点：预选器为带通滤波器，其3dB带宽为定值，但中心频率是随流过自身的电流来改变的，频率范围为2GHz~26.5GHz。它与本振同步调谐，对带外和镜像响应有很好的抑制，达到对被测信号的预选的目的。复合信号触发信号时间门实测谱线频谱分析仪讲义提纲1、频谱仪基础2、频谱仪基本概念3、频谱仪原理实现4、频谱仪基本指标5、频谱仪基本测量6、频谱仪误差分析7、频谱仪基本操作3、频谱仪原理实现8、频谱仪基本使用频谱分析仪基本原理实现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频谱分析仪基本原理实现频率读出准确度开环本振频谱仪锁频本振频谱仪合成本振频谱仪信号分辨率带宽LC滤波器晶体滤波器有源滤波器数字滤波器频谱分析仪讲义提纲1、频谱仪基础2、频谱仪基本概念3、频谱仪原理实现4、频谱仪基本指标5、频谱仪基本测量6、频谱仪误差分析7、频谱仪基本操作4、频谱仪基本指标8、频谱仪基本使用频谱分析仪基本指标产品型号生产厂家频率范围频率读出分辨率带宽噪声边带显示范围频率响应噪声电平卡读写器功能扩充AV4031电子第41所50kHz~22GHz±5MHz1kHz~3MHz-95dBc/Hz80dB±2dB-107dBm无无HP8593E美国HP公司9kHz~22GHz±510Hz1GHz处30Hz~3MHz-105dBc/Hz80dB±1.5dB-127dBm有有AV4032电子第41所9kHz~26.5GHz±510Hz1GHz处30Hz~3MHz-105dBc/Hz80dB±1.5dB-125dBm有有AV4033电子第41所9kHz~26.5GHz±10Hz1GHz处1Hz~3MHz-113dBc/Hz100dB±1.5dB-140dBm无无1、频谱仪基础2、频谱仪基本概念3、频谱仪原理实现4、频谱仪基本指标5、频谱仪基本测量6、频谱仪误差分析7、频谱仪基本操作5、频谱仪基本测量频谱分析仪讲义提纲8、频谱仪基本使用频谱分析仪基本测量基础测量被测量信号的频率被测量信号的功率基础：对被测信号自身应有一定的了解。一般：对被测信号应知道所在的频段范围内。高级：对被测信号一无所知。直接设置设置测量范围大范围内搜索频谱分析仪基本测量调制信号测量调幅信号调频信号脉冲信号扫频测量时域测量FFT变换频域测量Bessel函数法Haberly法窄带测量宽带测量DdBfmfcMARKERD1.0kHz-26dBAM%=20010-（DdB/20）扫频方法测量调幅信号调幅信号频谱分析仪基本测量时域方法测量调幅信号调幅信号频谱分析仪基本测量TMARKERMARKERD10msec1.00xDEmaxEmin5.00ms.818X最宽的分辨带宽最宽的视频带宽线性方式显示零扫宽FFT变换测量调幅信号调幅信号频谱分析仪基本测量fmDdBMARKERD1kHz-26dB频域法测量调频信号调频信号频谱分析仪基本测量MARKERD1.0kHz-40dBBessel函数法测调频信号调频信号频谱分析仪基本测量MARKERD100HzHaberly法测宽带调频调频信号频谱分析仪基本测量n+1nn-139.76mv85.7mv99.88mv123Vn+1VnVn-1按照规则计算宽带调频参数：寻找三个邻近边带，其幅度随距载波愈远而依次减小对数方式，用电压单位从离开载波算起确定N值，第一对边带N=1，第二对N=2=2nVn/(Vn-1+Vn+1)脉冲调制窄带测量脉冲调制信号频谱分析仪基本测量RBWPRFPf0f0PpPRFtf0f0-2Df0-Df0+Df0+2DPRF=1/T脉冲调制宽带测量脉冲调制信号频谱分析仪基本测量RBWPRFT=1主瓣宽度2主瓣宽度1、频谱仪基础2、频谱仪基本概念3、频谱仪原理实现4、频谱仪基本指标5、频谱仪基本测量6、频谱仪误差分析7、频谱仪基本操作6、频谱仪误差分析频谱分析仪讲义提纲8、频谱仪基本使用频率准确度频率参考的稳定度和准确度本振的线性度扫描时间准确度中频带宽滤波器的中心剩余调频显示分辨率频谱分析仪误差分析幅度准确度标度准确度输入衰减器准确度参考电平准确度频响平坦度分辨带宽切换误差预选器（YTF）跟踪各种失真频谱分析仪误差分析1、频谱仪基础2、频谱仪基本概念3、频谱仪原理实现4、频谱仪基本指标5、频谱仪基本测量6、频谱仪误差分析7、频谱仪基本操作7、频谱仪基本操作频谱分析仪讲义提纲8、频谱仪基本使用频谱分析仪基本操作ab不同分辨率带宽区分等幅信号f1f2频谱分析仪基本操作分辨带宽区分大、小信号kakahf1f2频谱分析仪基本操作用频率跟踪减小扫宽MKR-TRK300.0015MHzREF.0dBmATTEN10dB-20.04dBmPEAKLOG10dB/WASBSCFCCORRCENTER300.0015MHzSPAN200.0kHz#RESBW3kHzVBW3kHzSWP100msecSPAN200kHz频谱分析仪基本操作频标比较信号MARKERD150MHz-25dB8、频谱仪基本使用1、频谱仪基础2、频谱仪基本概念3、频谱仪原理实现4、频谱仪基本指标5、频谱仪基本测量6、频谱仪误差分析7、频谱仪基本操作8、频谱仪基本使用频谱分析仪讲义提纲显示器键盘开关亮度调节声音调节存储卡口信号输入校准输出跟踪源输出梳状波输出电源指示前面板示意图外接键盘GPIB接口电源风扇信号输入输出后面板示意图*服务请求日期时间参考电平轨迹状态中心频率扫频宽度分辨带宽视频带宽扫描时间频标激活功能菜单区检波方式标度扫描触发外键盘命令轨迹屏幕标题内置衰减器前置放大器幅度偏移显示线平均次数校准因子门限线频率偏移屏幕注释激活功能区显示器注释说明CENTERFREQ10:00:00JUY151998REF10.0dBmWASBSCFSCENTER300.0MHzSPAN200.0MHzRESBW1MHzVBW300kHzSWP20msecMKR-TRK300.00MHz-20.15dBm*SQR110CENTER300.0MHzPEAKLOG10dB/ACORREXTERNALKEYBOARDSCRRENTITLEAT10dBPG10.0dBOFFST10.0dBDL-5.0dBmAVG100TH-70.0dBmOFFSET100.0MHzSTARTFREQSTOPFREQCFSTEPAUTOMANFREQOFFSETBANDLOCK显示器全貌显示设置区窗口区控制区状态区FREQUENCYONDISPLAYTRIGCONFIGAMPLITUDEZOOMBW/SWPMKRCALCOPYSPANNEXTTRACEAUTOMODEPEAKMKRFCTNMEASUSERAUXCTRLSAVERECALL按键说明MKRMARKERNORMALMAKERDSELECT1234MAKERONOFFMarkMenusMore1of2MAKERAMPTDMKTRACEAUTOABCMKREADFTIPMARKALLOFFMore2of2MARKERCFMAKERREFLVLMAKERCFSTEPMAKERDSPANMAKERMINIMUMore1of2MARKERCFMAKERDNEXTPEAKNEXTPEAKRIGHTNEXTPEAKLEFTMore1of2MARKERSTARTMAKERSTOPMAKERPK--PKPeakMenusMore2of2PKTABLEONOFFPKSORTFRQAMPPKMODEDLNRMDSPLINEONOFFMore2of2PEAKEXCURSN菜单链示意图解使用时注意事项（1）对电网要求（2）对接地线要求（3）对输入信号要求