N9000A頻譜分析儀原理及介紹

1、曹建科曹建科容概要內(nèi)容概要 1、 信號(hào)分析與頻譜分析概述信號(hào)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(guān)鍵指標(biāo)的定義、頻譜分析儀關(guān)鍵指標(biāo)的定義 4 、N9000A產(chǎn)品簡(jiǎn)介產(chǎn)品簡(jiǎn)介1、 信號(hào)分析與頻譜分析概述信號(hào)分析與頻譜分析概述理想單載波信號(hào)在時(shí)域和頻域的波形理想單載波信號(hào)在時(shí)域和頻域的波形一般單載波信號(hào)在時(shí)域和頻域的波形一般單載波信號(hào)在時(shí)域和頻域的波形周期信號(hào)的時(shí)域波形與頻譜周期信號(hào)的時(shí)域波形與頻譜FM信號(hào)的時(shí)域與頻域信號(hào)的時(shí)域與頻域噪聲信號(hào)的時(shí)域與頻域噪聲信號(hào)的時(shí)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(cè)得的是包絡(luò)功率，示波器測(cè)得的是瞬時(shí)功率頻譜儀測(cè)得的是包絡(luò)功率，示波器測(cè)得的是瞬時(shí)功率頻譜分析儀的時(shí)域與示波器的時(shí)域頻譜分析儀的時(shí)域與示波器的時(shí)域 頻譜儀的時(shí)域（頻譜儀的時(shí)域（0 span）為包絡(luò)檢波之后的電壓包絡(luò)）為包絡(luò)檢波之后的電壓包絡(luò)的波形。不是真正的時(shí)域信號(hào)。的波形。不是真正的時(shí)域信號(hào)。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(cè)量頻譜分布、功率譜測(cè)量 雜散測(cè)試雜散測(cè)試 諧波測(cè)試諧波測(cè)試 功能二功能二 擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能支持功率計(jì)支持功率計(jì) 頻率計(jì)功能頻率計(jì)功能 噪聲系數(shù)測(cè)試噪聲系數(shù)測(cè)試 相位噪聲測(cè)

3、試相位噪聲測(cè)試 測(cè)量接收機(jī)測(cè)量接收機(jī) 網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀(配置跟蹤源配置跟蹤源) 電纜測(cè)試電纜測(cè)試 空間場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試空間場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試 功能三功能三 信號(hào)分析信號(hào)分析對(duì)各種移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的解調(diào)對(duì)各種移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(shí)現(xiàn)方式現(xiàn)代頻譜分析儀的實(shí)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(hào)的帶寬被輸入信號(hào)的帶寬被A/D變換器前的模擬低通濾波器所截?cái)?，采樣變換器前的模擬低通濾波器所截?cái)?，采?值被保存在一個(gè)存儲(chǔ)器中，然后用來(lái)計(jì)算頻域信號(hào)，最后頻譜被值被保存在一個(gè)存儲(chǔ)器中，然后用來(lái)計(jì)算頻域信號(hào)，最后頻譜被

4、 顯示出來(lái)。顯示出來(lái)。 僅適合測(cè)量低頻信號(hào)僅適合測(cè)量低頻信號(hào) 動(dòng)態(tài)范圍和最大輸入頻率只能折中處理。動(dòng)態(tài)范圍和最大輸入頻率只能折中處理。 不適合脈沖信號(hào)的分析。不適合脈沖信號(hào)的分析。 應(yīng)用：應(yīng)用：Tek實(shí)時(shí)頻譜分析儀實(shí)時(shí)頻譜分析儀現(xiàn)代頻譜儀的結(jié)構(gòu)組成現(xiàn)代頻譜儀的結(jié)構(gòu)組成 射頻部分射頻部分 硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu) 重要參數(shù)重要參數(shù) 實(shí)現(xiàn)方法實(shí)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(hào)的矢量分析信號(hào)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(cè)量輸入信號(hào)的頻譜分布和幅值頻譜儀主要功能是顯示和測(cè)量輸入信號(hào)的頻譜分布和幅值衰減器用途衰減器用途 大信號(hào)衰減

5、，獲得最佳動(dòng)態(tài)范圍大信號(hào)衰減，獲得最佳動(dòng)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(hào)鑒別偽信號(hào) 輸入衰減器和中頻放大器保持聯(lián)動(dòng)關(guān)系輸入衰減器和中頻放大器保持聯(lián)動(dòng)關(guān)系 中頻放大器自動(dòng)補(bǔ)償衰減作用，輸入信中頻放大器自動(dòng)補(bǔ)償衰減作用，輸入信號(hào)測(cè)量結(jié)果不會(huì)受衰減器設(shè)置的影響號(hào)測(cè)量結(jié)果不會(huì)受衰減器設(shè)置的影響衰減器對(duì)本底噪聲的影響衰減器對(duì)本底噪聲的影響Demo2: 改變衰減器, 前置放大器對(duì)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(hào)到達(dá)混頻的作用是阻止高頻信號(hào)到達(dá)混頻器。這樣防止帶外信號(hào)與本振相混頻在中頻器。這樣防止帶外信號(hào)與本振相混頻在中頻產(chǎn)生多余的頻率響應(yīng)。產(chǎn)生多余的頻率響應(yīng)。 微波頻譜分析儀用微波頻譜分析儀用預(yù)選器預(yù)選器代替了低通濾波器，代替了低通濾波

7、器，預(yù)選器是一種可調(diào)濾波器，能夠?yàn)V掉我們所預(yù)選器是一種可調(diào)濾波器，能夠?yàn)V掉我們所關(guān)心的頻率以外的其它頻率上的信號(hào)關(guān)心的頻率以外的其它頻率上的信號(hào)。（預(yù)選預(yù)選器一般只應(yīng)用在器一般只應(yīng)用在 2 GHz 以上）以上）從混頻器輸出的所有信號(hào)分量中，有兩個(gè)具有最大幅度的從混頻器輸出的所有信號(hào)分量中，有兩個(gè)具有最大幅度的信號(hào)是我們最想得到的，是由本振與輸入信號(hào)之和以及本信號(hào)是我們最想得到的，是由本振與輸入信號(hào)之和以及本振與輸入信號(hào)之差所產(chǎn)生的信號(hào)分量（中頻）。振與輸入信號(hào)之差所產(chǎn)生的信號(hào)分量（中頻）。參考時(shí)基參考時(shí)基參考時(shí)基參考時(shí)基 參考時(shí)基的精度決定頻譜儀的頻率精度和相位噪聲參考時(shí)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(guān)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(lái)調(diào)節(jié)信號(hào)在顯示器上的垂直位置而不會(huì)影響信號(hào)在混用來(lái)調(diào)節(jié)信號(hào)在顯示器上的垂直位置而不會(huì)影響信號(hào)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(dòng)的。射頻輸入衰減器和中頻增益是聯(lián)動(dòng)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(cè)

9、試速度選擇性、信噪比、測(cè)試速度60 dB BW3 dB BW3 dB60 dB60 dBBW3 dB BW濾波器矩形系數(shù) = 單點(diǎn)頻信號(hào)在頻譜上測(cè)試顯示結(jié)果為中頻濾波器的頻響形狀3 dB10kz10 kHz RBW 兩個(gè)等幅信號(hào)之間頻兩個(gè)等幅信號(hào)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(shí)，合成響應(yīng)帶寬時(shí)，合成響應(yīng)曲線仍有兩個(gè)峰值，中曲線仍有兩個(gè)峰值，中間下沉大約間下沉大約3dB我們認(rèn)為它們是可分辨的我們認(rèn)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(fù)峰值檢波負(fù)峰值檢波正態(tài)檢波正態(tài)檢波 (Normal) 平均檢波平均檢波準(zhǔn)峰值檢波準(zhǔn)峰值檢波常用檢波器的選擇常用檢波器的選擇測(cè)量CW信號(hào)，正峰值（Positive Peak） 檢波器測(cè)量噪聲或者寬帶信號(hào)功率，平均（Average） 或者 樣本（Sample）檢波器1. 同時(shí)測(cè)量CW信號(hào)并觀察噪聲特性，標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)（Normal ）檢波器檢波器與蹤跡方式的關(guān)系檢波器與蹤跡方式的關(guān)系3 頻譜分析儀關(guān)鍵指標(biāo)的定義頻譜分析儀關(guān)鍵指標(biāo)的定義 相位噪聲（頻譜純度）相位噪聲（頻譜純度） 接收機(jī)的固有噪聲接收機(jī)的固有噪聲 動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍 頻率測(cè)量精度頻率測(cè)量精度 幅度測(cè)量精度幅度測(cè)量精度 分析帶寬（解調(diào)帶寬

11、）分析帶寬（解調(diào)帶寬）本振信號(hào)相位噪聲本振信號(hào)相位噪聲相位噪聲起源于振蕩器輸出信號(hào)的相位、頻率和幅度變化。本振相位噪聲和接收機(jī)本底噪聲對(duì)接收信號(hào)的影響本振相位噪聲和接收機(jī)本底噪聲對(duì)接收信號(hào)的影響頻譜分析儀（接收機(jī)）的固有噪聲頻譜分析儀（接收機(jī)）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(shè)值H最小衰減器設(shè)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(shè)置頻譜儀最低本底噪聲顯示的設(shè)置+30 dBm-115 dBm (1 kHz BW

12、 & 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(shè)值和而變化*混頻器壓縮電平信號(hào)噪聲范圍105 dB145 dB功率測(cè)量范圍頻譜儀平均噪聲電平帶內(nèi)雜散/失真 -100 dBm無(wú)雜散/失真動(dòng)態(tài)范圍 90 dB動(dòng)態(tài)范圍： 同時(shí)測(cè)量大信號(hào)和小信號(hào)的能力安捷倫安捷倫 N9000A 新產(chǎn)品新產(chǎn)品&應(yīng)用介紹應(yīng)用介紹安捷倫安捷倫N9000A CXA 信號(hào)分析儀信號(hào)分析儀最新X系列信號(hào)分析儀提供了優(yōu)異的性能，已經(jīng)收到廣泛認(rèn)可的用戶界面，快速的測(cè)量速度，豐富的測(cè)量功能，和優(yōu)秀的擴(kuò)展性. 節(jié)約成本, 提高測(cè)量速度 靈活配置 豐富的測(cè)量應(yīng)用功能 矢

13、量信號(hào)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 Panel2022-6-11Introducing the New Low-cost CXA Signal AnalyzerPage 48CXA Rear Panel2022-6-11Introducing the New Low-cost CXA Signal AnalyzerPage 49CXA 優(yōu)異的性能優(yōu)異的性能 Page 50Group/Presentation TitleAgilent Restricted2022-6-11 和和EXA/MXA共用硬共用硬軟軟件平臺(tái)件平臺(tái) 程控命令與程控命令

14、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(kuò)擴(kuò)展性展性 三三階階截止點(diǎn)截止點(diǎn) 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(dòng)態(tài)動(dòng)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(biāo):CXA: 最優(yōu)的測(cè)量速度最優(yōu)的測(cè)量速度 Introducing the New L

15、ow-cost CXA Signal Analyzer2022-6-11Page 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 ms447.28 ms 185

16、5.41 ms安捷倫X系列頻譜儀提供了業(yè)界最優(yōu)的測(cè)量速度，超過(guò)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(dòng)設(shè)置相關(guān)參數(shù) 完整的，自動(dòng)查詢內(nèi)置幫助文件 與無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)關(guān)聯(lián)的功率測(cè)量組件 支持最大12個(gè)光標(biāo)和6條軌跡顯示 支持軌跡運(yùn)算 開(kāi)放式Windows XP Pro 系統(tǒng) 提供標(biāo)

17、準(zhǔn)的USB 2.0, 100bT LAN , GPIB, IVI COM連接方式 CXA 豐富的測(cè)量功能和良好的擴(kuò)展性豐富的測(cè)量功能和良好的擴(kuò)展性 8種一鍵式功率測(cè)量 (將不斷增加) 模擬調(diào)制解調(diào) 相位噪聲測(cè)量功能 噪聲系數(shù)測(cè)量功能 EMC基礎(chǔ)測(cè)量功能測(cè)試功能測(cè)試功能:Modern processing Platform:本機(jī)運(yùn)行最先進(jìn)的信號(hào)分析軟件本機(jī)運(yùn)行最先進(jìn)的信號(hào)分析軟件: 89601A VSA: 運(yùn)行在PC上的矢量信號(hào)分析軟件 89601X VXA: CXA 內(nèi)置矢量信號(hào)分析軟件2022-6-11Introducing the New Low-cost CXA Signal Analy

18、zerPage 53“一鍵式”功率測(cè)量組件內(nèi)置無(wú)線標(biāo)準(zhǔn) 鄰道功率比 信道功率 信道帶寬 頻譜泄漏模板 CCDF 互補(bǔ)累積分布函數(shù) 突發(fā)信號(hào)功率測(cè)量 雜散測(cè)量 列表掃描 (僅供程控) 三階交調(diào) 諧波測(cè)量VSA/VXA: VSA/VXA: 最先進(jìn)的矢量信號(hào)分析軟件最先進(jìn)的矢量信號(hào)分析軟件89601A/B, N/W9064A 矢量信號(hào)分析軟件 更先進(jìn)靈活的矢量信號(hào)分析能力 廣泛的解調(diào)分析能力 可在CXA內(nèi)部運(yùn)行 AM, FM, PM FSK 2, 4, 8, 16, LVL BPSK/QPSK QAM 16 - 1024 Bluetooth RFID DECT, TETRA HIPERLAN DVB

19、, DTVcdmaOne/cdma2000/1xEV-DOGSM/EDGEW-CDMA, HSDPA TDS-CDMA Fixed and Mobile WiMAX And many moreEMC 基本測(cè)試功能基本測(cè)試功能EMC 選件選件Marker測(cè)量測(cè)量準(zhǔn)峰值，準(zhǔn)峰值，CISPR 平平均檢波器均檢波器紅色譜線標(biāo)記紅色譜線標(biāo)記超出限制線超出限制線橙色譜線標(biāo)記超橙色譜線標(biāo)記超過(guò)余量線過(guò)余量線自動(dòng)自動(dòng)CISPR頻段，頻段，帶寬?cǎi)詈蠋採(cǎi)詈?022-6-11Introducing the New Low-cost CXA Signal AnalyzerPage 56互補(bǔ)累積分布函數(shù)EMC 接收機(jī)

20、應(yīng)用軟件：接收機(jī)應(yīng)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(dǎo)預(yù)兼容測(cè)試功能 提供標(biāo)準(zhǔn)角球的所有檢波器：峰值，準(zhǔn)峰值， EMI 平均和 RMS 平均 傳導(dǎo)測(cè)試中，支持對(duì)數(shù)頻率顯示模式 靈活生成信號(hào)列表，自動(dòng)多檢波器信號(hào)測(cè)量，和限制線差值計(jì)算 通過(guò)信號(hào)列表操作，可以方便的分辨出空間信號(hào) 柱狀圖觀測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化（專利） AM/FM解調(diào)偵聽(tīng)MXA/EXA/CXA公用的噪聲系數(shù)和增益的測(cè)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提供什么提供什么?密碼

21、升級(jí)的軟件功能和ESA, PSA, NFA 代碼兼容內(nèi)置不確定度計(jì)算器支持 SNS 和346 系列噪聲源關(guān)機(jī)后校準(zhǔn)數(shù)據(jù)仍然保留用戶自定義噪聲源設(shè)置和時(shí)間設(shè) 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(wú)2022-6-11Introducing the New Low-cost CXA Signal AnalyzerPage 58噪聲系數(shù)測(cè)量噪聲系數(shù)測(cè)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(hào)分析：數(shù)字調(diào)制碼率，載波幅度，頻率穩(wěn)定時(shí)間等 W9063A提供什么？提供什么？ 密碼升級(jí) 解調(diào) AM, FM和PM

22、信號(hào) 解調(diào)參數(shù) 射頻頻譜 音頻信號(hào)波形 音頻信號(hào)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(wú)2022-6-11Introducing the New Low-cost CXA Signal AnalyzerPage 59模擬解調(diào)測(cè)試：模擬解調(diào)測(cè)試：W9063ACXA 目標(biāo)市場(chǎng)目標(biāo)市場(chǎng)Page 60Group/Presentation TitleAgilent Restricted2022-6-11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$10k$8kESA-E2022-6-11In