預(yù)習(xí)試驗(yàn)5頻譜分析儀的使用

1、課程電子測量學(xué)號(hào) 姓名 成績實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)五 頻譜分析儀的使用一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼_設(shè)置頻譜分析儀的各項(xiàng)參數(shù)，觀測輸入的各種波形信號(hào)的幅度譜，達(dá)到熟練使用頻譜儀的目的。二、實(shí)驗(yàn)原理1、頻譜分析儀原理現(xiàn)代頻譜分析儀是一種 外差式FFT分析儀”，其組成如圖5.1所示。被 測信號(hào)經(jīng)輸入衰減之后進(jìn)入混頻電路，在掃描本振信號(hào)的作用下，被測信號(hào) 的各種頻率成分被依次混頻，然后以固定的中頻頻率通過中頻濾波器，被選 擇出來進(jìn)行后續(xù)處理。在數(shù)字中頻處理電路中，被測信號(hào)的各個(gè)頻率分量被 量化、正交分解、時(shí)-頻域變換，最后送入顯示器信號(hào)輸入*DDC|，F(xiàn)FT I I/Q分解匕=顯示圖5.1現(xiàn)代頻譜分析儀的組成2、被測信號(hào)

2、的頻譜本實(shí)驗(yàn)將使用頻譜分析儀觀測正弦波、方波、三角波信號(hào)的幅度譜。(1)正弦波的頻譜對(duì)一個(gè)周期為T,幅度為A的連續(xù)余弦波，其表達(dá)式為：u(t) = Acos&0t, 其中 =2TL由表達(dá)式式可見，余弦波只有單一譜線。1-(2)方波的頻譜(類似圖 5.2)圖5.2方波的頻譜圖11對(duì)周期為T圖為1的萬波，付氏展開：u(t)=(cos%t-lcos3&t+) 3 可見，方波偶數(shù)項(xiàng)為0?；ǚ茸畲螅娲雾?xiàng)幅度隨諧波次數(shù)的增加而遞減。(3)三角波的頻譜(類似圖5.3) TOC o 1-5 h z 對(duì)周期為T高為1的三角波，UII_81付氏展開：u(t) =F(cosco0t -cos3cd0t +)圖

3、5.3三角波的頻譜圖二3三角波的頻譜與方波類似，僅有奇次分量，諧波幅度也隨諧波次數(shù)的增加而 遞減。但三角波的諧波幅度收斂更快，因?yàn)榉戎蹬c諧波次數(shù)的平方成反比。三、頻譜儀的操作影響頻譜儀幅度譜跡線顯示的因素有頻率(橫軸)、幅度(縱軸)兩方面。1、頻率(1)與頻率顯示有關(guān)的頻譜儀指標(biāo)頻率范圍：頻譜儀能夠進(jìn)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(dòng)調(diào)節(jié)，或手動(dòng)設(shè)置。頻率分辨率：能夠?qū)蓚€(gè)相鄰頻譜分量(兩條相鄰譜線)分辨出來的能力。 頻率分辨率由中頻濾波器帶寬和選擇性決定，還受本振頻率穩(wěn)定度影響。掃描時(shí)間：進(jìn)行一次

4、全頻率范圍的掃描、并完成測量所需的時(shí)間。通常希 望掃描時(shí)間越短越好，但為了保證測量精度，掃描時(shí)間必須適當(dāng)。(2)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。通常 RBW的設(shè)置與Span聯(lián)動(dòng)。2、幅度(1)與幅度顯示有關(guān)的頻譜儀指標(biāo)動(dòng)態(tài)范圍：同時(shí)可測的最大與最小信號(hào)的幅度之比。通常是指從不加衰減 時(shí)的輸入信號(hào)電平起，直到最小可用信號(hào)電平為止的信號(hào)幅度變化范圍。2靈敏度：靈敏度規(guī)定了頻譜儀在特定的分辨率帶寬下、或歸一化到1Hz帶寬時(shí)的本底噪聲，常以dBm為單位。靈敏度表是頻譜儀在沒有輸入信 號(hào)時(shí)因噪聲而產(chǎn)生的讀數(shù)，只有

5、高于該讀數(shù)的輸入信號(hào)才能被檢測出來。參考電平：頻譜儀當(dāng)前可示的最大幅度值，即屏幕上頂格橫線所示幅度值。(2)與幅度顯示有關(guān)的頻譜儀功能設(shè)置鍵刻度/div：選定坐標(biāo)類型之后，選擇每格所代表的刻度值。參考電平：確定當(dāng)前可示的最大幅度值，該值的單位與已選坐標(biāo)類型相同。3、其他功能鍵Marker ：開啟Marker功能，可對(duì)當(dāng)前顯示跡線所對(duì)應(yīng)的測量值進(jìn)行標(biāo)識(shí)。輸入鍵：用于輸入將要設(shè)置的數(shù)值，如 Span、中心頻率、RBW、參考電 平等?？梢允褂脭?shù)字、單位鍵，也可以扭動(dòng)旋鈕連續(xù)調(diào)節(jié)。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備頻譜分析儀1臺(tái)、函數(shù)發(fā)生器1臺(tái)，電纜1條(BNC型，50Q)O五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求.復(fù)習(xí)電子測量中有關(guān)頻域測量和頻

6、譜分析儀原理的章節(jié)內(nèi)容。.詳細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，了解頻譜儀操作的關(guān)鍵步驟。六、實(shí)驗(yàn)步驟.接通頻譜分析儀電源，不連接任何電纜，觀察頻譜儀的顯示，查看跡線的 大致幅度值和默認(rèn)的設(shè)置情況。.接通函數(shù)發(fā)生器電源，設(shè)置使之分別輸出某單一頻率正弦波Vpp=1V1MHz 和 Vpp=2V、2MHz。.用電纜將函數(shù)發(fā)生器的輸出連接到頻譜儀前面板上的射頻輸入端。設(shè)置頻譜儀參數(shù)，包括：Span、中心頻率、RBW、參考電平等，確保能夠在屏 幕上看到幅度最大的譜線。.使用Marker功能，讀出最大譜線的幅度、頻率值。正弦波只讀譜線1。.將相應(yīng)的數(shù)值填寫在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中。.函數(shù)發(fā)生器輸出方波、三角波（頻率分別為1MHz

7、和2MH ）,重復(fù)步驟4、 5,分別讀出譜線1譜線9的頻率和幅值（dB、mV）。幅度讀法見表5.1, Y方向10dB/大格。表5.1衰減0dB10dB20dB30dB40dB頂線-27dBm-17dBm-7dBm+3dBm+13dBm電壓10mV31.6mV100mV316mV1000mV七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄（表5.2和表5.3）表5.2條件：頻率1MHz、Vpp=1V、衰減20 dB、頂線電壓100 mV、幅度算式 曠*=頂線電壓父10 20波形諧波譜線數(shù)123456789頻率（MHz ）123456789正 弦 波dB幅度（mV）方波-|AdB|幅度（mV）三 角 波-Xb|幅度（mV）表5.3一.如條件：頻率2MHz、Vpp=2V、衰