当前位置: 首页 >> 内燃机

频谱分析仪的使用方法分类及常见问题

2019-06-03 6人读过

频谱分析仪的使用方法、分类及常见问题

频谱分析仪又称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。是一种多用途的电子测量仪器,用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量,可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数等。下面,就和大家介绍一下频谱分析仪的使用方法、分类还有常见问题的分析解决,大家一起来了解一下吧!

频谱分析仪的使用方法:

一、硬键、软键和旋钮:这是仪器的基本操作手段。

1、 三个大硬键和一个大旋钮:大旋钮的功能由三个大硬键设定。按一下频率硬键,则旋钮可以微调仪器显示的中心频率;按一下扫描宽度硬键,则旋钮可以调节仪器扫描的频率宽度;按一下幅度硬键,则旋钮可以调节信号幅度。旋动旋钮时,中心频率、扫描宽度(起始、终止频率)、和幅度的dB数同时显示在屏幕上。

2、 软键:在屏幕右边,有一排纵向排列的没有标志的按键,它的功能随项目而变,在屏幕的右侧对应于按键处显示什么,它就是什么按键。

3、 其它硬键:仪器状态(INSTRUMNT STATE)控制区有十个硬键:RESET清零、CANFIG配置、CAL校准、AUX CTRL辅助控制、COPY打印、MODE模式、SAVE存储、RECALL调用、MEAS/USER测量/用户自定义、SGL SWP信号扫描。光标(MARKER)区有四个硬键:MKR光标、MKR 光标移动、RKR FCTN光标功能、PEAK SEARCH峰值搜索。控制(CONTRL)区有六个硬键:SWEEP扫描、BW带宽、TRIG触发、AUTO COVPLE自动耦合、TRACE跟踪、DISPLAY显示。在数字键区有一个BKSP回退,数字键区的右边是一纵排四个ENTER确认键,同时也是单位键。大旋钮上面的三个硬键是窗口键:ON打开、NEXT下一屏、ZOOM缩放。大旋钮下面的两个带箭头的键STEP配合大旋钮使用作上调、下调。

二、输入和输出接口:位于一起面板下边一排。TV IN测视频指标的信号输入口;VOL INTEN是内外一套旋钮控制、调节内置喇叭的音量和屏幕亮度;CAL OUT仪器自检信号输出;300Mhz 29dBmv仪器标准信号输出口;PROBE PWR仪器探针电源;IN 75Ω1M—1.8G测试信号总输入口。

三、测试准备:

1、限制性保护:规定最高输入射频电平和造成永久性损坏的最高电压值:直流25V,交流峰峰值100V。

2、 预热:测试须等到OVER COLD消失。

3、 自校:使用三个月,或重要测量前,要进行自校。

4、 系统测量配置:配置是测量之前把测量的一些参数输入进去,省去每次测量都进行一次参数输入。内容:测试项目、信号输入方式(频率还是频道)、显示单位、制式、噪声测量带宽和取样点、测CTB、CSO的频率点、测试行选通等。配置步骤:按MODE键——CABLE TV ANALYZER软键——Setup软键,进入设置状态。细节为tune config调谐配置:包括频率、频道、制式、电平单位。Analyzer input输入配置:是否加前置放大器。Beats setup拍频设置、测CTB、CSO的频点(频率偏移CTB FRQ offset、CSO FRQ offset)。GATING YES NO是否选通测试行。C/N setup载噪比设置:频点(频率偏移C/N FRQ offset)、带宽。

四、读取结果的方法:

1、 电平的读取:主要使用参考电平REF。仪器屏幕图形上最上边的一行水平线是参考电平线。该线表示的电平为参考电平,其数值和单位显示在屏幕左上角。参考电平的值可以改变:按AMPLITUDE硬键,旋转大旋钮就可以改变,数字随时显示出来。图形每格的分贝数dB/DIV显示在屏幕左上角。

2、频率的读取:图形里的中心频率、起始频率、终止频率三条竖线,各自代表的频率数显示在屏幕的下方。中心频率由Frequency硬键旋大旋钮调整;起始和终止频率由Span硬键旋大旋钮调整(实际是改变扫描宽度)。

3、光标的使用:按MKR键,屏幕曲线上将出现闪动的光标。光标所在位置的电平和频率显示在屏幕左上角。光标可任意移动,移动到什么位置,就显示什么地方的频率和电平。

4、 打印、存储

5、视频测试

频谱分析仪的分类:

频谱分析仪分为扫频式和实时分析式两类。

1、扫频式频谱分析仪

它是具有显示装置的扫频超外差接收机,主要用于连续信号和周期信号的频谱分析。它工作于声频直至亚毫米的波频段,只显示信号的幅度而不显示信号的相位。它的工作原理是:本地振荡器采用扫频振荡器,它的输出信号与被测信号中的各个频率分量在混频器内依次进行差频变换,所产生的中频信号通过窄带滤波器后再经放大和检波,加到视频放大器作示波管的垂直偏转信号,使屏幕上的垂直显示正比于各频率分量的幅值。本地振荡器的扫频由锯齿波扫描发生器所产生的锯齿电压控制,锯齿波电压同时还用作示波管的水平扫描,从而使屏幕上的水平显示正比于频率。

2、实时式频谱分析仪

在存在被测信号的有限时间内提取信号的全部频谱信息进行分析并显示其结果的仪器主要用于分析持续时间很短的非重复性平稳随机过程和暂态过程,也能分析40兆赫以下的低频和极低频连续信号,能显示幅度和相位。傅里叶分析仪是实时式频谱分析仪,其基本工作原理是把被分析的模拟信号经模数变换电路变换成数字信号后,加到数字滤波器进行傅里叶分析;由中央处理器控制的正交型数字本地振荡器产生按正弦律变化和按余弦律变化的数字本振信号,也加到数字滤波器与被测信号作傅里叶分析。正交型数字式本振是扫频振荡器,当其频率与被测信号中的频率相同时就有输出,经积分处理后得出分析结果供示波管显示频谱图形。正交型本振用正弦和余弦信号得到的分析结果是复数,可以换算成幅度和相位。分析结果也可送到打印绘图仪或通过标准接口与计算机相连。

频谱分析仪的常见问题:

1、怎样设置才能获得频谱仪最佳的灵敏度, 以方便观测小信号

首先根据被测小信号的大小设置相应的中心频率、扫宽(SPAN)以及参考电平;然后在频谱分析仪没有出现过载提示的情况下逐步降低衰减值;如果此时被测小信号的信噪比小于15dB,就逐步减小RBW,RBW越小,频谱分析仪的底噪越低,灵敏度就越高。

如果频谱分析仪有预放,打开预放。预放开,可以提高频谱分析仪的噪声系数,从而提高了灵敏度。对于信噪比不高的小信号,可以减少VBW或者采用轨迹平均,平滑噪声,减小波动。

需要注意的是,频谱分析仪测量结果是外部输入信号和频谱分析仪内部噪声之和,要使测量结果准确,通常要求信噪比大于20dB。

2、分辨率带宽 (RBW) 越小越好吗?

RBW 越小,频谱分析仪灵敏度就越好,但是,扫描速度会变慢。最好根据实际测试需求设RBW,在灵敏度和速度之间找到平衡点 – 既保证准确测量信号又可以得到快速的测量速度。

3、平均检波方式 (average type)如何选择:power? Log power? Voltage?

Log power 对数功率平均:又称 Video Averaging, 这种平均方式具有最低的底噪,适合于低电平连续波信号测试。但对”类噪声“信号会有一定的误差,比如宽带调制信号W-CDMA等。

功率平均:又称RMS平均, 这种平均方式适合于“类噪声“信号(如:CDMA)总功率测量

电压平均:这种平均方式适合于观测调幅信号或者脉冲调制信号的上升和下降时间测量。

4、扫描模式的选择:sweep还是FFT?

现代频谱仪的扫描模式通常都具有Sweep模式和FFT模式。通常在比较窄的RBW设置时,FFT比sweep更具有速度优势,但在较宽RBW的条件下,sweep模式更快。

当扫宽小于FFT的分析带宽时,FFT模式可以测量瞬态信号;在扫宽超出频谱分析仪的FFT分析带宽时,如果采用FFT扫描模式,工作方式是对信号进行分段处理,段与段之间在时间上存在不连续性,则可能在信号采样间隙时,丢失有用信号,频谱分析就会存在失真。这种类型信号包括:脉冲信号,TDMA信号,FSK调制信号等。

5、检波器的选择对测量结果的影响?

Peak检波方式:选取每个bucket中的最大值作为测量值。这种检波方式适合连续波信号及信号搜索测试。

Sample检波方式:这种检波方式通常适用于噪声和“类噪声”信号的测试。

Neg Peak检波方式:适合于小信号测试,例如,EMC测试。

Normal检波方式:适合于同时观察信号和噪声。

6、跟踪源(TG)的作用是什么?

跟踪源是频谱分析仪上的常见选件之一。 当跟踪源输出经被测件的输入端口,而此器件的输出则接到频谱分析仪的输入端口时, 频谱仪以及跟踪源形成了一个完整的自适应扫频测量系统。跟踪源输出的信号的频率能精确地跟踪频谱分析仪的调谐频率。频谱分析仪配搭跟踪源选件, 可以用作简易的标量络分析,观测被测件的激励响应特性曲线, 例如: 器件的频率响应、插入损耗等。