頻譜儀原理與使用介紹

1、廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD；頻譜儀原理與使用介紹主講：扌家主2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD頻譜測量的意義頻譜儀的工作原理頻譜儀各主要組件的功能頻譜儀的正確使用頻譜儀的各項參數(shù)設(shè)置介紹頻譜儀的校準(zhǔn)利用頻譜儀進行測量的一些技巧頻譜測量的意義頻譜分析儀對于信號分析來說是不可少的。

2、 它是利用頻率域?qū)π盘栠M行分析、研究， 同時也應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，如通訊發(fā)射機以 及干擾信號的測量,頻譜的監(jiān)測，器件的 特性分析等等，各行各業(yè)、各個部門對頻 譜分析儀應(yīng)用的側(cè)重點也不盡相同。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD頻譜測量的意義科學(xué)發(fā)展到今天，我們可以用許多方法測量一個信號，不管它是什么信號。通常所用的最基本的儀器是示波器觀察信號的波形、頻率、幅度等，但信號的變化非常復(fù)雜,許多信息是用示波器檢測不出來的，如果我們要恢復(fù)一個非正

3、弦波 信號F，從理論上來說，它是由頻率F1、電壓VI與頻率為F2、電壓為V2信號的矢量迭加o頻譜測量的意義從分析手段來說，示波器橫軸 表示時間，縱軸為電壓幅度， 曲線是農(nóng)示隨時間變化的電壓 幅度，這是時域的測量方法。如果要觀察其頻率的組成，要 用頻域法，其橫坐標(biāo)為頻率， 縱軸為功率幅度。這樣，我們 就可以看到在不同頻率點上功 率幅度的分布，就可以了解這 兩個（或是多個）信號的頻譜 分布。頻譜測量的意義所以說有了這些單個信號的頻譜，我們就 能把復(fù)雜信號再現(xiàn)、復(fù)制出來。這一點在 我們要對復(fù)雜信號進行頻率測量和分析 時，是非常重要的，是時域分析所無法實 現(xiàn)的。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工

4、程有限公司：和 CIVILAHATIONTRAFFICCONTROLTECHNOLOGTEQUIFMENTENGINEERINGGZOJTD頻譜儀的工作原理從技術(shù)實現(xiàn)來說，目前有兩種方法對信號 頻奉進行分嶄。其一是對信號進行時域的采集，然后對其 進行傅里葉變換，將其轉(zhuǎn)換成頻域信號。 我們把這種方法叫作動態(tài)信號的分析方法。 特點是比較快，有較高的采樣速率，較高 的分辨率。即使是兩個信號間隔非常近， 用傅立葉變換也可將它們分辨出來。頻譜儀的工作原理但由于其分析是用數(shù)字采樣，所能分析信 號的最高頻率受其采樣速率的影響，限制 了對咼頻的分析。目前來說，最咼的分析 頻率只是在10MHz或是幾十MHz,也

5、就是 說其測量范圍是從直流到幾十MHzo是矢 量分析。這種分析方法一般用于低頻信號的分析， 如聲音，振動等。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司：和 CIVILAHATIONTRAFFICCONTROLTECHNOLOGTEQUIFMENTENGINEERINGGZOJTD頻譜儀的工作原理另一方法原理則不同。它是靠電路的硬件去實現(xiàn) 的，而不是通過數(shù)學(xué)變換。它通過直接接收，稱 為超外差接收直接掃描調(diào)諧分析儀。我們叫它為 掃描調(diào)諧分析儀。在工作中通常所用的HP-859X系列頻譜儀都是此 類的分析儀。其特點是掃描調(diào)諧分析法受器件的 影響，只要我們把器件頻率做得很高，其分析能 力就會很強

6、。目前的工藝水平，器件可達到 100GHz,最咼桂至可做到325GHz。其頻率范圍 要比前一種分析方法大很多。只是在達到較高分 辨率時，其分析測量的時間會有所增加。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司：和 CIVILAHATIONTRAFFICCONTROLTECHNOLOGTEQUIFMENTENGINEERINGGZOJTD頻譜儀的工作原理下面我們著重介 紹一下掃描調(diào)i皆 分析儀的基本原 理從圖中，我們不 難看出，它是用 超外差接收機的 方式來實現(xiàn)頻譜 分析的頻譜儀的工作原理最基本的核心部分是它的混頻器?；竟?能是將被測信號下變至中頻21.4MHz,然后 在中頻上進行處理，

7、得到幅度。在下變頻 的過程中，是由本振來實現(xiàn)下變頻的。本 振信號是掃描的，本振掃描的范圍覆蓋了 所要分析信號的頻率范圍。所以調(diào)諧是在 本振中進行的。全部要分析的信號都下變 頻到中頻進行分析并得到譜頻。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司:£ 和 CIVILAM¥nONTRAFFICCONTROLTECHNQLOGTEQUIFMENTENGINEERINGGZ（；Q,LTD頻譜儀的工作原理當(dāng)然，頻譜儀在輸入信號時并沒有直接將其接入 混頻器，而是首先接入一個衰減器。這不會影響 最終的測量結(jié)果，完全是為了儀表內(nèi)部的協(xié)調(diào)， 如匹配、最佳工作點等等。它的袁減值是步進 的

8、，為0dB、5dB、10dB,最大為60dBo還有的頻譜儀是不能輸入直流的，否則也會損壞 器件。另外，還應(yīng)注意不能有靜電，因為靜電的 瞬時電壓很高，容易把有源器件擊穿。日常工作 中把儀表接地就會有很好的效果，當(dāng)然要有保護 接地會更好。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD頻譜儀的工作原理在中頻，所有信號的功率幅度值與輸入信號的功率是線性 關(guān)系。輸入信號功率增大，它也增大，反之相同。所以我 們檢測中頻信號是可行的。另外，為了有效檢測，要有

9、一 個內(nèi)部中頻信號放大?；祛l器本身有差落衰減，本頻和射 頻混頻Z后它并不是只有一個單一中頻出來，它的中頻信 號非常豐富，所有這些信號都會從混頻器中輸出。在眾多 的諧波分量中，只對一個中頻感興趣。也就是前面所說的 21.4MHzo這是在儀器器件中做好的，用一個帶通濾波器 把中心頻率設(shè)在21.4MHz,濾除其它信號，提取21.4MHz 的中頻信號。通過中頻濾波器輸出的信號，才是我們所要 檢測的信號。頻譜儀的工作原理即蠶竊翻果蘇彳言羈I辭出鮒:或是低頻成濾波器在工作中有幾個因素：中心頻率是21.4MHz,固定不 變，其30dB帶寬可以改變。比如對廣播信號來說，其帶寬一般 是兒十kHz,若信號帶寬是2

10、5kHz,中頻的帶寬一定要大于 25kHzo這樣，才能使所有的信號全部進來。如果太寬，就會中頻帶寬哄置根堀實際工作的需要來決定的。當(dāng)然它會影響其 它很多因索，加底噪聲、彳言號酈調(diào)fh矢真度等。經(jīng)過中頻濾波器的中頻信號功率就是反應(yīng)了輸入信號的功率。 檢測的方法就是用一個檢波器，務(wù)它變?yōu)殡妷狠敵觯w現(xiàn)在縱 軸的幅度。當(dāng)然還要經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)抜和一些數(shù)據(jù)處理，加一些修 正和一些對數(shù)、線性變換。這足以給我們帶來信號分析上的許 多方便。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING

11、 (GZ)CO .LTD頻譜儀的工作原理頻譜分析是要分析頻域的。一個信號要分析兩個參數(shù)，一 是I®度，二是頻率。幅度已經(jīng)得出，而頻率和幅度要對應(yīng) 起衆(zhòng) 在某一頻奉是什么幅度。下面介紹一下頻率是如何 測量的，如何與幅度對應(yīng)起來。它是通過本振與掃描電壓對應(yīng)起來的。本振是一個壓流振 蕩器。本振信號是個掃描信號。掃描扌空制是由掃描控制器 乘完成的。它同時控制顯示器的橫坐標(biāo)。從左到右當(dāng)掃描 血壓在0V時，在顯示器上是0點，對未振佶號來說是F1 點，即起始頻索點。當(dāng)掃描電莊至ijlOV此 注顯不器上是 終止頻率點，本振電壓就是在終止頻率點，中間是線性的。 通過這律的方法，使得顯示器坐標(biāo)的每一點與

12、本振Fl、F2 的每一點對應(yīng)起來：射頻信號是本振信號減去中頻信號 21.4MHzo當(dāng)我們操作頻譜儀進行分析時，實際是在改變 本振信號的頻率。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司CIVIL AHATIONTRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIFMENT ENGINEERINGGZK；。,LTD8596ESPeCTRUM AMALY2ERTRUMFMT STATfcrLrrbu 巨 LJ L L頻譜儀各主要組件的功能在了解了頻譜儀的基本工作原理后，我們將更進一步深入 了解頻譜儀的結(jié)構(gòu)及各主要組件的功能。下面我們將以惠普公司生產(chǎn)的HP8596頻譜儀來進行介紹 與

13、分析。OUT 602008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司CIVIL AHATIONTRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIFMENT ENGINEERINGGZK；。,LTD頻譜儀各主要組件的功能HP8596系列頻譜儀的簡化原理框圖第 本據(jù)2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司CIVIL AHATIONTRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIFMENT ENGINEERINGGZK；。,LTD頻譜儀各主要組件的功能如圖，微波信號經(jīng)輸入衰減器后被分成兩路，分別輸 入到高、低兩個波段。在低波段，頻率為9kHz295GHz的信號被切

14、換到 第一變頻器中的基波混頻器部分(MXR1)，得到第 一中頻F1IF (3. 9214MHz)，F(xiàn)1IF經(jīng)過第二變頻器 得到第二中頻F2IF (321. 4MHz)。高波段，頻率為 2. 75GHz22GHz的信號被切換到預(yù)選器(YTF)， 預(yù)選后的信號輸入到第一變頻器中的諧波混頻器部分 (MXR2),得到第二中頻F2IFo F2IF經(jīng)第三變頻器 變換得到第三中頻F3IF (21. 4MHz)。2008年4月廣州中南民航空管枝術(shù)裝備工程有限公司GIMLAMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOCI EQUIPMENT ENGINEERING（GZ）CO .LTD頻譜儀各

15、主要組件的功能在該中頻上，對信號進行處理，使信號經(jīng)不同帶 寬濾波器的選擇，再經(jīng)過線性及對數(shù)放大、檢波、 數(shù)字量化和顯示。調(diào)諧方程如下：低波段： Filo- Frf=FhfFhF-F2LO=F2IF咼波段：N*FiLO-FrF=F2IF式中：N為諧波混頻次數(shù)，F(xiàn)。為第一本振頻率， F2LO為第二本振頻率，F(xiàn)rF為輸入信號頻率。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD頻譜儀各主要組件的功能輸入衰減器是070dB；以10dB步進的程控衰減 器，

16、主要用途是擴大頻譜儀的幅度測量范圍，使 幅度測量上限擴展到+30dBmo它不但用于保護 第一變頻器過載，并且用于優(yōu)化混頻器電平以實 現(xiàn)最大的測量動態(tài)范圍。該衰減器的默認(rèn)狀態(tài)設(shè) 置是10dB,用于改善頻譜儀和被測源之間的匹配。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD頻譜儀各主要組件的功能第一本振采用YIG調(diào)諧振蕩器（YTO）,它具有主線 圈和副線圈兩個控制端口，改變流過線圈中的電流的 大小兢可以改麥*俞山頻率。掃頻是利用一個斜波信號加在YT

17、O驅(qū)動電路上來實現(xiàn) 的。它提供的頻率范圍為36.8GHz,用于驅(qū)動第一 變頻器。掃描斜波發(fā)生器產(chǎn)生一10V+ 10V的掃描電壓，變 換成斜波電流后，用于驅(qū)動YTO的掃頻。鬆探彗魄驚薜編銚蠶虛琵鎖定頻譜儀各主要組件的功能通常利用跟蹤鎖頻技術(shù)或頻率合成技術(shù)，將本振鎖定在參考 源上，以提高本振的調(diào)諧準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。變頻器的作用就是將微波信號變換成低頻，對于頻率范圍為 9kHz22GHz的寬帶頻譜儀，它的第一變頻器中包含有兩個 混頻器，一個是用于低波段的基波混頻器，另一個是用于高 波段的諧波混頻器。變頻器中還包括6dB衰減器、單刀雙擲開關(guān)及匹配網(wǎng)絡(luò)等。 它們分別在石英和陶瓷襯底上，是采用微帶技術(shù)與集總

18、元件 相結(jié)合來實現(xiàn)的。因此，第一變頻器是寬帶頻譜儀中最關(guān)鍵 的微波部件之一。頻譜儀各主要組件的功能第二變頻器主要完成第一中頻到第二中頻的變換。 本振頻率是3. 6GHz,它由600MHz倍頻獲得。第三變頻器將第二中頻變換到第三中頻，其本振 為300MHz o步進增益放大器對第三中頻信號進行放大，主要 用于參考電平和衰減器變化時整機增益的調(diào)整。帶寬濾波器可以提供3MHz30Hz以1、3、5為步 進的多種不同的分辨率帶寬。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (

19、GZ)CO .LTD頻譜儀各主要組件的功能調(diào)諧濾波器(YTF),用于預(yù)選信號，該器件是 寬帶微波器件，具有30kHz的濾波帶寬，設(shè)計上 總是被第一本振所調(diào)諧，并有一個固定的頻差(F2IF ) o對數(shù)放大器是將信號作對數(shù)處理，擴大測量顯示 動態(tài)范圍。交流信號由檢波器轉(zhuǎn)化為視頻信號， 再進行數(shù)字量化。經(jīng)過各種運算得到的測量結(jié)果 輸出在顯示器上。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD頻譜儀的正確使用由于頻譜儀是一種比較貴重的綜合性儀器，一般每

20、臺 價格都在二十萬元以上，一旦損壞，相應(yīng)的維修費用 比較高，且維修周期比較長，因此使用時應(yīng)格外小心。首先，對于頻譜儀來說電源是非常重要的，在給頻譜 儀加電之前，一定要確保電源接法正確，保證地線可 靠接地。頻譜儀配置的是三芯電源線，開機之前，必 須將電源線插頭插入標(biāo)準(zhǔn)的三相插座中，千萬不要使 用沒有保護地的電源線，以防止可能造成的人身傷害。頻譜儀的正確使用其次，在對信號進行精確測量前,開機后應(yīng)預(yù)熱三十分鐘，當(dāng)測試環(huán)境溫度改變35度時，頻譜儀應(yīng)重新進行校準(zhǔn)。第三，任何頻譜儀在輸入端口都有一個允許輸入 的最大安全功率，稱為最大輸入電平如頻譜分析儀HP8596就要求連續(xù)波輸入信號的最 大功率不能超過+

21、30dBmW(lW),且不允許直流 輸入。若輸入信號值超岀了頻譜儀所允許的最大 輸入電平值，則會造成儀器損壞；頻譜儀的正確使用若輸入信號值超出了頻譜儀所允許的最大輸入電 平值，則會造成儀器損壞；對于不允許直流輸入的頻譜儀，若輸入信號中含 有直流成份，則也會對頻譜儀造成損傷。INPUT 50 Q9 kHz - 12 8 GHz記住這點非常重要，一般頻譜儀的最 大輸入電平值通常在前面板靠近輸入 連接口的地方標(biāo)出頻譜儀的正確使用如果頻譜儀不允許信號中含有直流電壓，當(dāng)測量帶有直 流分量的信號時，應(yīng)外接一個恰當(dāng)數(shù)值的電容器用于隔 直流。RFLVv： ，頻譜分析儀Qf 1y » 5* * 

22、9;彳，；.*/7 * n,? »,* :“«/- d* *. /' ' .-''.- '1 :!f» »| .、500RFJPLIT50 Q工- *隔也電路2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD頻譜儀的正確使用當(dāng)對所測信號的性質(zhì)不太了解時，我們可采用以下的 辦法來保證頻譜儀的安全使用：1. 如果有RF功率計，可以用它來先測一下信號電平；2. 如果沒有功率計

23、，則在信號電纜與頻譜儀的輸入端之 間應(yīng)接上一個一定量值的外部衰減器，頻譜儀應(yīng)選擇 最大的射頻衰減和可能的最大基準(zhǔn)電平，并且使用最 寬的頻率掃寬(SPAN),保證可能偏出屏幕的信號可以 清晰看見；我們也可以使用示波器、電壓表等儀器來檢查DC及 AC信號電平。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD頻譜儀的各項參數(shù)設(shè)置介紹影響頻譜分析儀幅度譜跡線顯示的因素有頻率（橫 軸）、幅度（縱軸）兩方面。頻率：與頻率顯示有關(guān)的頻譜儀指標(biāo)：頻率范圍：頻譜儀

24、能夠進行正常工作的最大頻率區(qū) 間。掃描寬度：表示頻譜儀在一次測量（即一次頻率掃 描）過程中所顯示的頻率范圍，可以小于或等于輸 入頻率范圍。通常根據(jù)測試需要自動調(diào)節(jié)，或手動 設(shè)置。頻譜儀的各項參數(shù)設(shè)置介紹頻率分辨率：能夠?qū)⒆羁拷膬蓚€相鄰頻譜分量（兩條相鄰譜 線）分辨出來的能力。頻率分辨率主要山中頻濾波器的帶寬和 選擇性決定，但最小分辨率還受到本振頻率穩(wěn)定度的影響。掃描時間：進行一次全頻率范圍的掃描、并完成測量所需的時 間。通常希望掃描時間越短越好，但為了保證測量精度，掃描 時間必須適當(dāng)。與掃描時間相關(guān)的因素主要有掃描寬度、分辨 率帶寬、視頻濾波。相位噪聲：反映了頻率在極短期內(nèi)的變化程度，表現(xiàn)為

25、載波的 邊帶。相噪山本振頻率或相位不穩(wěn)定引起，本振越穩(wěn)定，相噪 就越低；同時它還與分辨率帶寬RBW有關(guān)，RBW縮小10倍，相 噪電平值減小10dBo通過有效設(shè)置頻譜儀，相噪可以達到最 小，但無法消除。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備王程有限公司2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備王程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIFMENT ENGINEERING(GZ)CO .LTD頻譜儀的各項參數(shù)設(shè)置介紹b）與頻率顯示有關(guān)的頻譜儀功能設(shè)置鍵:Span：設(shè)置當(dāng)前測量的頻率范圍。 中心頻率：設(shè)置當(dāng)前測量的中心頻率。RBW：設(shè)置分辨率帶寬

26、。通常RBW的設(shè)置與Span 聯(lián)動。SPECTRUM ANALYZER INSTRUMENT STATE C0NFI6( CAL (' *ILOCALIWOTMARKER1 CON7DATA2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD頻譜儀的各項參數(shù)設(shè)置介紹參考電平：頻譜儀當(dāng)前可顯示的最大幅度 值，即屏幕上頂格橫線所代表的幅度值。b）與幅度顯示有關(guān)的頻譜儀功能設(shè)置鍵:縱坐標(biāo)類型：選擇縱坐標(biāo)類型是線性（V、H1V、uV等）還是對數(shù)（dB

27、、dBc> dBm、 dBv、dB u v等）?？潭?div：選定坐標(biāo)類型之后，選擇每格 所代表的刻度值。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD頻譜儀的各項參數(shù)設(shè)置介紹參考電平：確定當(dāng)前可顯示的最大幅度 值，該值的單位與已選擇的坐標(biāo)類型相同。8596EAMPUTUDESPECTRUM ANALYZERINSTRUMENT STATEPRESETMARKERCONTMKR卜KRff SWEEP f BDATA2008年4月廣州中南民

28、航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTDwpf/f.r頻譜儀的各項參數(shù)設(shè)置介紹其他功能鍵Marker:開啟Marker功能，可以對當(dāng)前顯示跡線 所對應(yīng)的測量值進行多種標(biāo)識。常用功能如： 尋找峰值，即把Marker指向跡線的幅度最大值 處，并顯示該最大幅度值以及最大幅值點的頻 率值；相對測量，使用2個Marker,測量它們各 自所在位置的幅度、頻率差，等等。具體的操作功能將在下面使用說明書中加以介 紹：2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司：和 CIV

29、ILAHATIONTRAFFICCONTROLTECHNOLOGTEQUIFMENTENGINEERINGGZOJTD頻譜儀的校準(zhǔn) HP859X系列頻譜儀最大的特點就是利用其 強大的軟件功能來彌補其硬件設(shè)計上的不 足，不但減少了硬件設(shè)計，而且還減少了 硬件的調(diào)試環(huán)節(jié)。儀器內(nèi)部計算機設(shè)有三個常用校準(zhǔn)程序：-頻率校準(zhǔn)-幅度校準(zhǔn)-預(yù)選器（YTF）校準(zhǔn)。頻譜儀的校準(zhǔn)頻率校準(zhǔn)：當(dāng)頻譜儀經(jīng)過振動、運輸、長時間放置或大的環(huán) 境溫度變化時，頻譜儀頻率調(diào)諧會發(fā)生變化，帶 來頻率測量誤差，嚴(yán)重時會出現(xiàn)測量信號左右晃 動的現(xiàn)象，通過頻率校準(zhǔn)可以排除該現(xiàn)象。校準(zhǔn) 的過程主要是以300MHz信號為參考信號，對頻譜 儀的

30、掃描時間、中心頻率、跨度（掃寬）、YIG 主線圈延遲、副線圈靈敏度、掃頻靈敏度進行誤 差校準(zhǔn)，使頻譜儀頻率i周諧范圍正常。頻譜儀的校準(zhǔn)校準(zhǔn)方法是：用頻率/幅度校準(zhǔn)電纜，將校準(zhǔn)信號(CAL OUTPUT)接入頻譜儀的信號輸入 端。按CAL CALFREQ,頻譜儀進 入頻率校準(zhǔn)程序。校準(zhǔn)結(jié)束后，屏幕上出 現(xiàn)”CALDONE”信息，按CALSTORE鍵 將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲在儀器的E2PR0M中。頻譜儀的校準(zhǔn)幅度校準(zhǔn)與頻率校準(zhǔn)一樣,當(dāng)頻譜儀測量幅度準(zhǔn)確 度發(fā)生變化時，通過幅度校準(zhǔn)程序可以使 儀器滿足岀廠指標(biāo)，過程主要是以300MHz 信號為參考信號，對頻譜儀的整個通道幅 度、分辨帶寬濾波器、對數(shù)放大器、以

31、及 輸入衰減器等幅度進行誤差測量并校正。頻譜儀的校準(zhǔn)校準(zhǔn)方法是：用頻率/幅度校準(zhǔn)電纜，將校準(zhǔn)信號(CAL OUTPUT)接入頻譜儀的信號輸入 端。按CAL CALAMP),頻譜儀進 入幅度校準(zhǔn)程序。校準(zhǔn)結(jié)束后，屏幕上出 現(xiàn)”CALDONE”信息，按CALSTORE鍵 將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲在儀器的E2PR0M中。頻譜儀的校準(zhǔn)預(yù)選器（YTF）校準(zhǔn)預(yù)選器的掃頻和跟蹤是頻譜儀諧波波段的關(guān)鍵。該機設(shè)計上采用了和第一本振相互獨立的驅(qū)動電 路，對各波段分別校準(zhǔn)和驅(qū)動。在頻譜儀快掃、 慢掃、跨波段掃時，對第一振蕩器和預(yù)選器的磁 滯、延遲進行補償，大大地改善了YTF的跟蹤特 性。如果頻譜儀在諧波波段上有5dB或更大的

32、幅 度誤差，往往是儀器放置時間較長，環(huán)境溫度變 化較大所造成的。預(yù)選跟蹤器不良會造成幅度測 量誤差，甚至測不到信號，此時應(yīng)該進行YTF校 準(zhǔn)。頻譜儀的校準(zhǔn)校準(zhǔn)方法是：用YTF校準(zhǔn)電纜，將100MHz梳狀波 (COMB)信號接到頻譜儀的RF輸入端。按CAL CALYTF),頻譜儀進入YTF 校準(zhǔn)程序。校準(zhǔn)結(jié)束后，屏幕上出現(xiàn) "CALDONE”信息，按CALSTORE鍵將 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲在儀器的E2PROM中。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ

33、)CO .LTD頻譜儀的校準(zhǔn)如果徉校準(zhǔn)期間退出或校準(zhǔn)不能完成出現(xiàn)錯誤信 號，按(CALFETCH)取回校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。這時儀器 將需要重新調(diào)整和修理。只要進入維修菜單， 具體步驟是：按下菜(MORE ),單CAL，(MORE),(SERVICEDIAG ),(DISPLAYCALDATA ), HP859X系列頻譜儀不僅能對儀器各種指標(biāo)進行校 準(zhǔn)，而且還能將各種校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存貯在內(nèi)存里，便 于操作和維修員進行參考。 就能將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)顯示出來。一這時瀕譜儀的幅度校準(zhǔn)表將顯示在屏幕上，如表1所示。它是HP8593E 頻譜儀出廠的典型幅度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表。頻譜儀的校準(zhǔn)就I HP859X豪刊flfit儀幡廈散第良BAN

34、DWITHAMPI.ITCIjE6dBBWAMPLCXTLRFATXSGA1NLOG 1MN JNBW20VH-0. 0201340.23udB-0>29K0. 781631030lOdB00. 160O+58152550022<kili0.3»0. 11000830dll0.420.1603dliHWAMPLCXTL-0】40dB厲610.520I0Hl.S?!28128-(X 1SOdB062loll1.28128128總)dR頻譜儀的校準(zhǔn)表中所含參數(shù)有:輸入衰減器（RFATN）衰減量為070dB以10dB為步進的各檔幅度誤差修正值,對數(shù)放大器（LOG）放大量為050

35、dB以10dB為步進的各 檔幅度誤差修正值，線性放犬器（LIN）放大量為1040dBm以10dB為步進的 各檔幅度誤差修正值，分辨率帶寬放大器（BWAMP）以1、3、10為帶寬為步進 的各檔幅度誤差修正值；頻譜儀整個通道增益（GAIN）修正值，增益修正值是以 DAC的形式來表示的，修正值最小為0,最大為255等。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司：和 CIVILAHATIONTRAFFICCONTROLTECHNOLOGTEQUIFMENTENGINEERINGGZOJTD頻譜儀的校準(zhǔn)這張幅度校準(zhǔn)表，我們不但能分析頻譜儀 中各硬件電路的性能指標(biāo)，而且還能給維 修儀器帶來一定的方

36、便。頻譜儀內(nèi)部計算 機對幅度修正的能力最大為±2. 2dBm, DAC的修正值最大為255,如果頻譜儀在作 幅度校準(zhǔn)過程中，各類誤差修正值超過 ±2. 2dBm, DAC的修正值最大為255,則 校準(zhǔn)不能完成，頻譜儀屏幕上將出現(xiàn)錯誤 信息。利用頻譜儀進行測量的一些技巧對于一種測量，可以使它成為可測，也可以使它 成為不可測。這完全取決于頻譜儀的設(shè)置。包括 對衰減器、頻率范圍、分辨率帶寬的設(shè)置。頻譜儀的設(shè)置主要有頻率范圍、分辨率和動態(tài)范 圍，而動態(tài)范圍又會涉及到最大的輸入功率即燒 毀功率，增益壓縮使小于1W的輸入信號如果超過 線性工作區(qū)也會有誤差。還有靈敏度。要從以上 幾個主要

37、方面來考慮頻譜儀對輸入的信號是否可 測。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司：和 CIVILAHATIONTRAFFICCONTROLTECHNOLOGTEQUIFMENTENGINEERINGGZOJTD利用頻譜儀進行測量的一些技巧現(xiàn)在來看第一項參數(shù)頻率范圍。這個參數(shù)要從兩個方面 看，一是頻率范圍的設(shè)置是否足夠的窄，具有足夠的頻率 分辨能力，也就是窄的掃頻寬度。二是頻率范圍是否有足 夠的寬度，是否可以測到二次、三次諧波。窄頻寬頻利用頻譜儀進行測量的一些技巧第二類指標(biāo)是分辨率。這是頻譜分析儀中 非常重要的參數(shù)設(shè)置。分辨率表示當(dāng)要測 量的是F1、而在F1的附近有另一個F2。但 它們

38、的功率不一樣，這時看能不能將它們 區(qū)分開。將這個中頻帶寬設(shè)置成三種不同 的寬度，下面所對應(yīng)的就是在這一帶寬設(shè) 置時所看到的曲妥（顯示線）。很顯然申 頻帶寬越窄分辨率越高，中頻帶寬越寬分 辨率越低。分辨率帶寬直接影響到小信號 的識別能力和測量的結(jié)果。利用頻譜儀進行測量的一些技巧輸入頻率中頻帶寬駄耳10 一廠 一檢波器°濾波器 本振掃描一顯示器2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD利用頻譜儀進行測量的一些技巧分辨率實際上就是分辨兩

39、個信號的能力,中頻濾波器的3cffi帶寬就是分辨率帶寬ME*利用頻譜儀進行測量的一些技巧對信號的分辨除了分辨率帶寬會影響Z外，還有一個參 數(shù)，濾波器的形狀因數(shù)，即濾波器60dB對3dB帶寬Z比值。 形狀因數(shù)越小越接近3dB帶寬。越陡峭就越接近于矩形， 這時分辨能力就越強。所以說形狀因數(shù)越小，分辨能力越強。dfi2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司：和 CIVILAHATIONTRAFFICCONTROLTECHNOLOGTEQUIFMENTENGINEERINGGZOJTD利用頻譜儀進行測量的一些技巧對于HP-859X的頻譜儀，當(dāng)分辨率帶寬變得很窄，在 300Hz以下時，其濾波器

40、就自動切換到數(shù)字濾波器上。對 于859X的頻譜儀其內(nèi)部的濾波器全是模擬的，沒有數(shù)字濾 波器。數(shù)字濾波器的測量速度要高于模擬。分辨率帶寬降低能提高分辨率，但對測量來說分辨率降低 會增加掃描時間。這時我們可以對掃描時間進行人為設(shè) 置，加快其掃描速度，提高測量速度。但是，由于掃描時 間的改變會造成測量上的誤差，具體就是頻率升高，而幅 度降低。所以作為一種快速測量而不要求太高測量精度時，可以采 用這種方法，但若要較高精度的測量，必須要使BW與測 量時間置于自動聯(lián)動，方可滿足準(zhǔn)確測量的要求。利用頻譜儀進行測量的一些技巧頻譜分析儀第三個重要指標(biāo)-動態(tài)范圍。動態(tài)范圍 表示當(dāng)兩個信號同時出現(xiàn)時，測量其幅度差的

41、能 力。影響它的因素有最大輸入功率、非線性工作 區(qū)域、ldB壓縮點（有時為0.5dB） o頻譜儀內(nèi)部的混頻器有一定的線性工作區(qū)域，如 果超過線性區(qū)域，輸入功率的變化與輸岀功率的 變化即呈非線性。輸出功率的變化量比輸入功率 的變化量小，造成功率壓縮。如果功率壓縮存 在，我們所測得的功率值就是不準(zhǔn)確的。利用頻譜儀進行測量的一些技巧那么我們?nèi)绾闻袛嗍欠翊嬖趬嚎s呢？ 可以利用頻譜儀內(nèi)部的衰減器或外接衰減 器來進行判斷。將衰減器的衰減量設(shè)置在 10(0時，測量混頻器的輸出功率。再將衰 減器的衰減量增加10dB,再去測量混頻器 輸出功率也應(yīng)線性地減小lOdBo若變化量 不是10dB,只有7或說明混頻器已工

42、 作在非線性區(qū)域，存在功率壓縮區(qū)。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司C；IML AMATION TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY EQUIPMENT ENGINEERING (GZ)CO .LTD利用頻譜儀進行測量的一些技巧即使當(dāng)頻譜儀工作在線性區(qū)域的時候，混頻器仍 然產(chǎn)生內(nèi)部失真，因為它是有源的非線性器件。在最差的情況下，內(nèi)部失真完全可以覆蓋被測件 的失真產(chǎn)物或是外來的諧波失真。即使當(dāng)內(nèi)部失 真低于要測信號的失真，也會引起測量誤差在測量時，頻譜分析儀本身產(chǎn)生的二次諧波信號越高，它測量的范圍越差。我們用輸入信號F0的功率值和產(chǎn)生信號諧波功率值之差來進一步定義

43、 動態(tài)范圍。凡是被測信號落在這一范圍之內(nèi)，都 可以測出。2008年4月廣州中南民航空管技術(shù)裝備工程有限公司：和 CIVILAHATIONTRAFFICCONTROLTECHNOLOGTEQUIFMENTENGINEERINGGZOJTD利用頻譜儀進行測量的一些技巧對于小信號的測量還有一個影響因素是它的噪聲 底。一個被測信號在儀器本身的失真范圍之下是 不可測的，若隱含在儀器本身的噪聲底之下也是 無法檢測的。那么噪聲底由誰來決定？噪聲底的第一個因素是衰減量。當(dāng)衰減器的衰減 量為10dB時，我們可以看到這些噪聲曲線，同時 看到一個小信號。當(dāng)衰減量變成20dB,噪聲底會 抬高10dB,小信號就會被覆蓋在平均噪聲功率之 下，變成不可測量。所以衰減量會影響儀器的噪 聲底，并降低了信噪比。所以要用盡可能小的輸 入衰減以獲得最好的信噪