N9000A頻譜分析儀原理介紹-最新

1、曹建科曹建科容概要內(nèi)容概要 1、 信號分析與頻譜分析概述信號分析與頻譜分析概述 2、 頻譜分析儀的功能與基本原理頻譜分析儀的功能與基本原理 3 、頻譜分析儀關鍵指標的定義、頻譜分析儀關鍵指標的定義 4 、N9000A產(chǎn)品簡介產(chǎn)品簡介1、 信號分析與頻譜分析概述信號分析與頻譜分析概述理想單載波信號在時域和頻域的波形理想單載波信號在時域和頻域的波形一般單載波信號在時域和頻域的波形一般單載波信號在時域和頻域的波形周期信號的時域波形與頻譜周期信號的時域波形與頻譜FM信號的時域與頻域信號的時域與頻域噪聲信號的時域與頻域噪聲信號的時域與頻域頻譜分析儀的功率與示波器的功率頻譜分析儀

2、的功率與示波器的功率 頻譜儀測得的是包絡功率，示波器測得的是瞬時功率頻譜儀測得的是包絡功率，示波器測得的是瞬時功率頻譜分析儀的時域與示波器的時域頻譜分析儀的時域與示波器的時域 頻譜儀的時域（頻譜儀的時域（0 span）為包絡檢波之后的電壓包絡）為包絡檢波之后的電壓包絡的波形。不是真正的時域信號。的波形。不是真正的時域信號。2 頻譜分析儀的功能與基本原理頻譜分析儀的功能與基本原理 功能一功能一 頻譜分析頻譜分析頻譜分布、功率譜測量頻譜分布、功率譜測量 雜散測試雜散測試 諧波測試諧波測試 功能二功能二 擴展功能擴展功能支持功率計支持功率計 頻率計功能頻率計功能 噪聲系數(shù)測試噪聲系數(shù)測試 相位噪聲測

3、試相位噪聲測試 測量接收機測量接收機 網(wǎng)絡分析儀網(wǎng)絡分析儀(配置跟蹤源配置跟蹤源) 電纜測試電纜測試 空間場強測試空間場強測試 功能三功能三 信號分析信號分析對各種移動通信標準信號的解調(diào)對各種移動通信標準信號的解調(diào) 頻率頻率/相位誤差相位誤差 信道功率信道功率 現(xiàn)代頻譜分析儀的實現(xiàn)方式現(xiàn)代頻譜分析儀的實現(xiàn)方式 FFT分析儀分析儀 外差式頻譜儀外差式頻譜儀FFT分析儀分析儀 輸入信號的帶寬被輸入信號的帶寬被A/D變換器前的模擬低通濾波器所截斷，采樣變換器前的模擬低通濾波器所截斷，采樣 值被保存在一個存儲器中，然后用來計算頻域信號，最后頻譜被值被保存在一個存儲器中，然后用來計算頻域信號，最后頻譜被

4、 顯示出來。顯示出來。 僅適合測量低頻信號僅適合測量低頻信號 動態(tài)范圍和最大輸入頻率只能折中處理。動態(tài)范圍和最大輸入頻率只能折中處理。 不適合脈沖信號的分析。不適合脈沖信號的分析。 應用：應用：Tek實時頻譜分析儀實時頻譜分析儀現(xiàn)代頻譜儀的結構組成現(xiàn)代頻譜儀的結構組成 射頻部分射頻部分 硬件結構硬件結構 重要參數(shù)重要參數(shù) 實現(xiàn)方法實現(xiàn)方法 基帶數(shù)字處理部分基帶數(shù)字處理部分 IQ信號的矢量分析信號的矢量分析 檢波方式檢波方式掃頻式頻譜儀組成框圖掃頻式頻譜儀組成框圖 頻譜儀主要功能是顯示和測量輸入信號的頻譜分布和幅值頻譜儀主要功能是顯示和測量輸入信號的頻譜分布和幅值衰減器用途衰減器用途 大信號衰減

5、，獲得最佳動態(tài)范圍大信號衰減，獲得最佳動態(tài)范圍 阻抗匹配、抑制非線性阻抗匹配、抑制非線性 鑒別偽信號鑒別偽信號 輸入衰減器和中頻放大器保持聯(lián)動關系輸入衰減器和中頻放大器保持聯(lián)動關系 中頻放大器自動補償衰減作用，輸入信中頻放大器自動補償衰減作用，輸入信號測量結果不會受衰減器設置的影響號測量結果不會受衰減器設置的影響衰減器對本底噪聲的影響衰減器對本底噪聲的影響Demo2: 改變衰減器, 前置放大器對底噪，內(nèi)/外部失真的影響1. SG: Frequency-875.08 MHz;Amplitude- -100 dBm2. N9000A: CF-875 MHz, Span-200 kHz, RBW-3

6、00 Hz, Ref-80 dBm, 3. N9000A: Trace/Detector- Trace 1-View;Trace 2- Trace On; 4. N9000A: Amplitude-Attenuation-0 dB5. N9000A: Amplitude- Internal Preamp- Full Range 低通濾波器低通濾波器的作用是阻止高頻信號到達混頻的作用是阻止高頻信號到達混頻器。這樣防止帶外信號與本振相混頻在中頻器。這樣防止帶外信號與本振相混頻在中頻產(chǎn)生多余的頻率響應。產(chǎn)生多余的頻率響應。 微波頻譜分析儀用微波頻譜分析儀用預選器預選器代替了低通濾波器，代替了低通濾波

7、器，預選器是一種可調(diào)濾波器，能夠濾掉我們所預選器是一種可調(diào)濾波器，能夠濾掉我們所關心的頻率以外的其它頻率上的信號關心的頻率以外的其它頻率上的信號。（預選預選器一般只應用在器一般只應用在 2 GHz 以上）以上）從混頻器輸出的所有信號分量中，有兩個具有最大幅度的從混頻器輸出的所有信號分量中，有兩個具有最大幅度的信號是我們最想得到的，是由本振與輸入信號之和以及本信號是我們最想得到的，是由本振與輸入信號之和以及本振與輸入信號之差所產(chǎn)生的信號分量（中頻）。振與輸入信號之差所產(chǎn)生的信號分量（中頻）。參考時基參考時基參考時基參考時基 參考時基的精度決定頻譜儀的頻率精度和相位噪聲參考時基的精度決定頻譜儀的頻

8、率精度和相位噪聲本振本振 晶振的頻率精度和穩(wěn)定度決定了頻譜儀的相位噪聲。 現(xiàn)代頻譜儀均采用本振調(diào)諧的方式。 固定中頻，避免與可調(diào)濾波器相關的難題?；祛l器混頻器 n RF m LO = IF40G的頻譜儀，基波混頻的損耗比諧波混頻要小，損耗小的頻譜儀，基波混頻的損耗比諧波混頻要小，損耗小本底噪聲就低些。本底噪聲就低些。 *用來調(diào)節(jié)信號在顯示器上的垂直位置而不會影響信號在混用來調(diào)節(jié)信號在顯示器上的垂直位置而不會影響信號在混頻器輸入端的電平。頻器輸入端的電平。 *射頻輸入衰減器和中頻增益是聯(lián)動的。射頻輸入衰減器和中頻增益是聯(lián)動的。 RBW是可調(diào)的，其可影響頻率是可調(diào)的，其可影響頻率選擇性、信噪比、測

9、試速度選擇性、信噪比、測試速度60 dB BW3 dB BW3 dB60 dB60 dBBW3 dB BW濾波器矩形系數(shù) = 單點頻信號在頻譜上測試顯示結果為中頻濾波器的頻響形狀3 dB10kz10 kHz RBW 兩個等幅信號之間頻兩個等幅信號之間頻率差值為中頻濾波器的率差值為中頻濾波器的3dB帶寬時，合成響應帶寬時，合成響應曲線仍有兩個峰值，中曲線仍有兩個峰值，中間下沉大約間下沉大約3dB我們認為它們是可分辨的我們認為它們是可分辨的，因此稱中頻濾波器的，因此稱中頻濾波器的3dB帶寬帶寬為頻譜儀的分辨率帶寬為頻譜儀的分辨率帶寬RBW顯示檢波器類型顯示檢波器類型取樣檢波取樣檢波正峰值檢波正峰值

10、檢波負峰值檢波負峰值檢波正態(tài)檢波正態(tài)檢波 (Normal) 平均檢波平均檢波準峰值檢波準峰值檢波常用檢波器的選擇常用檢波器的選擇1.測量CW信號，正峰值（Positive Peak） 檢波器2.測量噪聲或者寬帶信號功率，平均（Average） 或者 樣本（Sample）檢波器3.同時測量CW信號并觀察噪聲特性，標準正態(tài)（Normal ）檢波器檢波器與蹤跡方式的關系檢波器與蹤跡方式的關系3 頻譜分析儀關鍵指標的定義頻譜分析儀關鍵指標的定義 相位噪聲（頻譜純度）相位噪聲（頻譜純度） 接收機的固有噪聲接收機的固有噪聲 動態(tài)范圍動態(tài)范圍 頻率測量精度頻率測量精度 幅度測量精度幅度測量精度 分析帶寬（解

11、調(diào)帶寬）分析帶寬（解調(diào)帶寬）本振信號相位噪聲本振信號相位噪聲相位噪聲起源于振蕩器輸出信號的相位、頻率和幅度變化。本振相位噪聲和接收機本底噪聲對接收信號的影響本振相位噪聲和接收機本底噪聲對接收信號的影響頻譜分析儀（接收機）的固有噪聲頻譜分析儀（接收機）的固有噪聲顯示的本底噪聲電平依賴于顯示的本底噪聲電平依賴于RF衰減器衰減器顯示的本底噪聲電平依賴于顯示的本底噪聲電平依賴于RBW帶寬帶寬10log-RBW1RBW2H最小RBW設值H最小衰減器設值H減少VBW*（平滑譜線）H前置放大器(增益噪聲系數(shù)）頻譜儀最低本底噪聲顯示的設置頻譜儀最低本底噪聲顯示的設置+30 dBm-115 dBm (1 kHz

12、 BW & 0 dB ATTENUATION)頻譜儀最大輸入電平儀表顯示范圍100 dB-10 dBm儀表噪聲電平隨衰減器設值和而變化*混頻器壓縮電平信號噪聲范圍105 dB145 dB功率測量范圍頻譜儀平均噪聲電平帶內(nèi)雜散/失真 -100 dBm無雜散/失真動態(tài)范圍 90 dB動態(tài)范圍： 同時測量大信號和小信號的能力安捷倫安捷倫 N9000A 新產(chǎn)品新產(chǎn)品&應用介紹應用介紹安捷倫安捷倫N9000A CXA 信號分析儀信號分析儀最新X系列信號分析儀提供了優(yōu)異的性能，已經(jīng)收到廣泛認可的用戶界面，快速的測量速度，豐富的測量功能，和優(yōu)秀的擴展性. 節(jié)約成本, 提高測量速度 靈活配置

13、豐富的測量應用功能 矢量信號分析軟件 良好的使用性和代碼兼容性 NEW! 更多功能，值得期待!CXA Front Panel2022-3-6Introducing the New Low-cost CXA Signal AnalyzerPage 48CXA Rear Panel2022-3-6Introducing the New Low-cost CXA Signal AnalyzerPage 49CXA 優(yōu)異的性能優(yōu)異的性能 Page 50Group/Presentation TitleAgilent Restricted2022年3月6日星期日 和和EXA/MXA共用硬共用硬軟軟件平臺件

14、平臺 程控命令與程控命令與EXA, MXA, ESA兼容兼容 用于替代用于替代CSA和和ESA系列系列 基于基于X系列的良好功能系列的良好功能擴擴展性展性 三三階階截止點截止點 2 GHz 底噪底噪 1 GHz 相位噪聲相位噪聲 10kHz offset 幅度精度幅度精度 (95%) W-CDMA 動態(tài)動態(tài)范范圍圍(with noise correction) 分析分析帶寬帶寬 分辨率分辨率帶寬帶寬+13 dBm-157 dBm/Hz-100 dBc/Hz0.5 dB65 dB 10 MHz1 Hz 8 MHz (160種種)主要指標:CXA: 最優(yōu)的測量速度最優(yōu)的測量速度 Introduci

15、ng the New Low-cost CXA Signal Analyzer2022-3-6Page 51Speed BenchmarkCXAFSLFSPESAMin Sweep Time 1 ms2.5 ms Local Update 7.82 ms46.59 ms27.97 ms34.12 msCF tune and transfer 62.75 ms77.64 ms 341.55 msPeak Search3.77 ms10.98 ms12.22 ms267.36 msPeak Search (Multi)15.29 ms51.98 ms50.2 ms Preset51.83 ms44

16、7.28 ms 1855.41 ms安捷倫X系列頻譜儀提供了業(yè)界最優(yōu)的測量速度，超過競爭對手3-5倍AGILENT RESTRICTED DO NOT INCLUDE SLIDE TO EXTERNAL AUDIEN AGILENT RESTRICTED DO NOT INCLUDE SLIDE TO EXTERNAL AUDIENCES AGILENT RESTRICTED最人性化的操作界面 使用Auto Tune，Auto Couple自動設置相關參數(shù) 完整的，自動查詢內(nèi)置幫助文件 與無線標準自動關聯(lián)的功率測量組件 支持最大12個光標和6條軌跡顯示 支持軌跡運算 開放式Windows XP

17、 Pro 系統(tǒng) 提供標準的USB 2.0, 100bT LAN , GPIB, IVI COM連接方式 CXA 豐富的測量功能和良好的擴展性豐富的測量功能和良好的擴展性 8種一鍵式功率測量 (將不斷增加) 模擬調(diào)制解調(diào) 相位噪聲測量功能 噪聲系數(shù)測量功能 EMC基礎測量功能測試功能測試功能:Modern processing Platform:本機運行最先進的信號分析軟件本機運行最先進的信號分析軟件: 89601A VSA: 運行在PC上的矢量信號分析軟件 89601X VXA: CXA 內(nèi)置矢量信號分析軟件2022-3-6Introducing the New Low-cost CXA Si

18、gnal AnalyzerPage 53“一鍵式”功率測量組件內(nèi)置無線標準 鄰道功率比 信道功率 信道帶寬 頻譜泄漏模板 CCDF 互補累積分布函數(shù) 突發(fā)信號功率測量 雜散測量 列表掃描 (僅供程控) 三階交調(diào) 諧波測量VSA/VXA: VSA/VXA: 最先進的矢量信號分析軟件最先進的矢量信號分析軟件89601A/B, N/W9064A 矢量信號分析軟件 更先進靈活的矢量信號分析能力 廣泛的解調(diào)分析能力 可在CXA內(nèi)部運行 AM, FM, PM FSK 2, 4, 8, 16, LVL BPSK/QPSK QAM 16 - 1024 Bluetooth RFID DECT, TETRA HI

19、PERLAN DVB, DTVcdmaOne/cdma2000/1xEV-DOGSM/EDGEW-CDMA, HSDPA TDS-CDMA Fixed and Mobile WiMAX And many moreEMC 基本測試功能基本測試功能EMC 選件選件Marker測量測量準峰值，準峰值，CISPR 平平均檢波器均檢波器紅色譜線標記紅色譜線標記超出限制線超出限制線橙色譜線標記超橙色譜線標記超過余量線過余量線自動自動CISPR頻段，頻段，帶寬耦合帶寬耦合2022-3-6Introducing the New Low-cost CXA Signal AnalyzerPage 56互補累積分布

20、函數(shù)EMC 接收機應用軟件：接收機應用軟件：N6141A/W6141APage 57 功能完全滿足最新CISPR 16-1-1 or MIL-STD 要求 提供完整的輻射，傳導預兼容測試功能 提供標準角球的所有檢波器：峰值，準峰值， EMI 平均和 RMS 平均 傳導測試中，支持對數(shù)頻率顯示模式 靈活生成信號列表，自動多檢波器信號測量，和限制線差值計算 通過信號列表操作，可以方便的分辨出空間信號 柱狀圖觀測信號隨時間變化（專利） AM/FM解調(diào)偵聽MXA/EXA/CXA公用的噪聲系數(shù)和增益的測量功能可以配合普通噪聲源如安捷倫346系列和安捷倫N4000系列智能噪聲源（SNS） W9069A提供

21、什么提供什么?密碼升級的軟件功能和ESA, PSA, NFA 代碼兼容內(nèi)置不確定度計算器支持 SNS 和346 系列噪聲源關機后校準數(shù)據(jù)仍然保留用戶自定義噪聲源設置和時間設 N9000A 提供7.5 GHz全頻段前置放大器 主用特性主用特性 更多信息更多信息暫無2022-3-6Introducing the New Low-cost CXA Signal AnalyzerPage 58噪聲系數(shù)測量噪聲系數(shù)測量：W9069AAM/FM/PM 模擬解調(diào)解調(diào)速度極快提供音頻輸出和解調(diào) 還可以用于其它信號分析：數(shù)字調(diào)制碼率，載波幅度，頻率穩(wěn)定時間等 W9063A提供什么？提供什么？ 密碼升級 解調(diào) A

22、M, FM和PM信號 解調(diào)參數(shù) 射頻頻譜 音頻信號波形 音頻信號頻譜音頻濾波 音頻輸出 與ESA/PSA代碼不兼容 主要特性主要特性 更多信息更多信息暫無2022-3-6Introducing the New Low-cost CXA Signal AnalyzerPage 59模擬解調(diào)測試：模擬解調(diào)測試：W9063ACXA 目標市場目標市場Page 60Group/Presentation TitleAgilent Restricted2022年3月6日星期日Target Market射頻器件生產(chǎn)射頻器件生產(chǎn)電子代工廠電子代工廠基礎研發(fā)基礎研發(fā)射頻教學研究射頻教學研究EMC 預兼容預兼容Ty

23、pical Customers射頻器件生產(chǎn)廠商射頻器件生產(chǎn)廠商無線連接電子產(chǎn)品無線連接電子產(chǎn)品小規(guī)模研發(fā)企業(yè)小規(guī)模研發(fā)企業(yè)學校學校&專業(yè)培訓機構專業(yè)培訓機構電源，汽車電子，電源，汽車電子，PC生產(chǎn)廠商生產(chǎn)廠商Who to CallESA 用戶用戶CSA 用戶用戶FSL 用戶用戶FSP 用戶用戶N9320B性能指標無法性能指標無法滿足需求的用戶滿足需求的用戶安捷倫頻譜儀家族安捷倫頻譜儀家族PSAESA-LCSALegacyMXAPXAX PlatformEXACXA“P-Class”“M-Class”“E-Class”PerformanceEntry 3 GHz Price“L-Class”N9320B$50k$25k$15k