頻譜儀及其在高頻實驗中的的應(yīng)用學(xué)案

1、頻譜儀及其在高頻實驗中的的應(yīng)用學(xué)案About FourierFourier theory tells us any time-domain electrical phenomenon is made up of one or more sine waves of appropriate frequency, litude, and phase. 傅立葉理論告訴我們，時域中的任何電信號都可以由一個或多個具有適當頻率、幅度和相位的正弦波疊加而成。If the signal that we wish to analyze is periodic, as in our case here, Fouri

2、er says that the constituent sine waves are separated in the frequency domain by 1/T, where T is the period of the signal. 如果我們要分析的信號是周期信號，傅立葉理論指出，所包含的正弦波的頻域間隔是1/T，其中T是信號的周期。 信號分析的兩種手段示波器頻譜儀時域分析：信號周期相位分析邊沿測試峰值電壓多信號比對頻域分析：信號頻率諧波分量信號功率寄生、交調(diào)信號邊帶信號分析的兩種手段示波器頻譜儀 頻譜分析儀VS示波器 更高的靈敏度：1mV VS 0.01uV 對于信號失真更容易測

3、試 更高的動態(tài)范圍（同時能測的最大、最小信號） 更寬的測量頻率范圍頻譜儀基本原理和指標目錄目錄內(nèi)容 3: 頻譜儀基本使用 1: 頻譜基本概念頻譜儀基礎(chǔ)知識 2: 頻譜儀概論內(nèi)容 1: 頻譜基本概念頻譜儀基礎(chǔ)知識頻譜的基本概念A(yù)mplitudeFrequency2 MHz2 MHz頻域 描述信號在頻率方面特性時用到的一種坐標系頻譜的基本概念頻譜 頻率的分布曲線，復(fù)雜振蕩分解為振幅不同和頻率不同的諧振蕩，這些諧振蕩的幅值按頻率排列的圖形叫做頻譜。Tips：從頻譜上可以直接獲取的信息：1.信號包含的頻率成份；2.信號各頻率成份的幅度；通過觀察信號的頻譜，可以幫我們找出產(chǎn)生該信號的設(shè)備的問題或者特性。

4、發(fā)射機DUTSpectrumAnalyzerSpectrumAnalyzerSpectrumAnalyzer頻譜的用途頻譜的基本概頻譜的基本概念內(nèi)容頻譜儀基礎(chǔ)知識 2: 頻譜儀概論頻譜儀概論按應(yīng)用領(lǐng)域分類航空國防衛(wèi)星雷達通信手機頻譜儀概論按工作原理分類低通濾波器ADCFFTRAMDetectorMixerRBW衰減器掃頻式頻譜分析儀傅立葉式頻譜分析儀為什么要調(diào)制？調(diào)制的目的有以下三個: 1. 將基帶信號變換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號2. 改善系統(tǒng)的抗噪聲性能3. 實現(xiàn)信道的多路復(fù)用頻譜儀概論用途什么是調(diào)制？ 調(diào)制與解調(diào)：調(diào)制：將各種基帶信號轉(zhuǎn)換成適于信道傳輸?shù)恼{(diào)制信號(已調(diào)信號或頻帶信號)；

5、 解調(diào)：在接收端將收到的頻帶信號還原成基帶信號。調(diào)制測量有哪些項目？模擬調(diào)制： 調(diào)制深度, 邊帶功率, 載波功率，調(diào)制效率, 占用帶寬數(shù)字調(diào)制：誤差矢量幅度(EVM)， IQ不平衡(IQ imbalance)，相位誤差(phase error versus time) 頻譜儀概論用途為什么要測量調(diào)制？在調(diào)制系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)工作正常，信號被正確的發(fā)送(有效性)，需要對調(diào)制質(zhì)量(可靠性)進行測量。什么是失真？電子系統(tǒng)中所使用的許多電路都認為是線形電路。這意味著，對于正弦波輸入，輸出也是或許有不同幅度和相位的正弦波。在時域中，用戶指望看到與輸入波形形狀精確相同的輸出波形。在頻率中，我們指望看到輸

6、出應(yīng)具有與輸入相同的頻率（且只有該頻率）。由輸入信號產(chǎn)生的任何其他頻率都視為失真。頻譜儀概論用途內(nèi)容 3: 頻譜儀基本使用頻譜儀基礎(chǔ)知識頻譜儀基本使用頻譜儀基本使用起始頻率終止頻率掃寬頻譜儀基本使用顯示界面頻譜儀基本使用顯示界面dB分貝（dB)是借助于功率比來定義的：A(dB) = 10log(P1/P2) = 20log(V2/V1)dBmP = 10log（P/PREF)V = 20log（V/VREF)頻譜和網(wǎng)絡(luò)測量最常用的功率參考值是1mW，結(jié)果用dBm表示。P （dBm） = 10log（P/0.001）頻譜儀基本使用dB和dBm分貝的用途？ 分貝用來以對數(shù)方式確定功率的比值和電壓的

7、比值。也可以通過適當?shù)膮⒖贾祦泶_定絕對值。分貝常用于電子系統(tǒng)中增益和損耗的計算。為什么要用dB？1.對數(shù)方式壓縮大范圍變化的信號電平。2.在增益和損耗的計算時，乘法運算變成較方便的加法運算。頻譜儀基本使用dB和dBm使用對數(shù)幅度坐標的好處？在同樣屏幕分辨率下，可以同時觀察很大和很小的值。例如：1V信號和10uV信號都能出現(xiàn)在動態(tài)范圍為100dB的顯示器上，而用線性刻度則不可能以清晰的圖形同時顯示這兩個信號。頻譜儀基本使用對數(shù)幅度坐標目錄掃頻式頻譜儀基本原理DSA頻譜儀基本原理EnvelopeDetectorADCVBWVideoDetector衰減器PreAmp低通濾波器Mixer濾波器RBW

8、本地振蕩器DSA頻譜儀基本原理EnvelopeDetectorADCVBWVideoDetector衰減器PreAmp低通濾波器Mixer濾波器RBW信號時域圖信號頻域圖1GHz100kHz載波為1GHzDSA頻譜儀基本原理參數(shù)設(shè)置在前面板AMPT功能鍵中：DSA頻譜儀基本原理EnvelopeDetectorADCVBWVideoDetector衰減器PreAmp低通濾波器Mixer濾波器RBW經(jīng)混頻和濾波后，仍為調(diào)幅信號，但頻率已改變。25MHz100kHz載波變?yōu)?5MHzEnvelopeDetectorADCVBWVideoDetector衰減器PreAmp低通濾波器Mixer濾波器RB

9、W經(jīng)ADC采樣變?yōu)閿?shù)字信號DSA頻譜儀基本原理EnvelopeDetectorADCVBWVideoDetector衰減器PreAmp低通濾波器Mixer濾波器RBWRBW將帶外的頻率成分濾除。RBW帶寬設(shè)置為10K25MHz100kHzDSA頻譜儀基本原理DSA頻譜儀基本原理解析帶寬(RBW， Resolution BandWidth)。RBW 代表兩個不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來的最低頻寬差異。選擇不同RBW的測試結(jié)果RBWDSA頻譜儀基本原理RBW當RBW濾波器“掃過”感興趣的頻率范圍后，就得到該段頻率范圍的頻譜。RBW：Resolution BandWidth分辨率帶寬Envel

10、opeDetectorADCVBWVideoDetector衰減器PreAmp低通濾波器Mixer濾波器RBW經(jīng)過包絡(luò)檢波之后，時域上得到正弦信號包絡(luò)。DSA頻譜儀基本原理DSA頻譜儀基本原理EnvelopeDetector包絡(luò)檢波EnvelopeDetectorADCVBWVideoDetector衰減器PreAmp低通濾波器Mixer濾波器RBWVBW的濾波作用DSA頻譜儀基本原理為了使噪聲曲線平滑，在檢波之后，放置了一個低通濾波器，即視頻濾波器。DSA頻譜儀基本原理視頻濾波器這就是BW鍵中VBW軟鍵的設(shè)置。它的作用是將檢測信號中的高頻部分濾掉，使我們從顯示屏上看到一個光滑的曲線。這對小信

11、號的測量是非常有效的，它可使讀數(shù)更為穩(wěn)定。VBW視頻濾波器VBW設(shè)置為3MHz和300Hz的測試差別EnvelopeDetectorADCVBWVideoDetector衰減器PreAmp低通濾波器Mixer濾波器RBW視頻檢波器作用：得到當前掃頻點頻率處的幅度值。1GHzDSA頻譜儀基本原理DSA頻譜儀基本原理VideoDetector視頻檢波器用什么樣的值來代表每個頻寬中的信息？EnvelopeDetectorADCVBWVideoDetector衰減器PreAmp低通濾波器Mixer濾波器RBW本振的作用：以一定的步進完成當前設(shè)置的掃寬內(nèi)頻率點的掃描，從而得到當前頻段的譜圖。DSA頻譜儀

12、基本原理DSA頻譜儀基本原理掃描參數(shù)掃描參數(shù)設(shè)置在前面板如下功能鍵中，包括掃描頻率范圍，掃描時間，掃描次數(shù)等參數(shù)設(shè)置。DSA頻譜儀基本原理頻譜儀中，掃描信號在屏幕上用跡線表示。根據(jù)實際測試和觀測需要，應(yīng)選擇不同的跡線類型，或?qū)呙钄?shù)據(jù)采取相應(yīng)的計算方法后將其顯示出來。跡線顯示類型DSA頻譜儀基本原理EnvelopeDetectorADCVBWVideoDetector衰減器PreAmp低通濾波器Mixer濾波器RBW本地振蕩器目錄頻譜儀主要性能指標除了最重要的兩個指標：頻率范圍，動態(tài)范圍頻譜儀主要性能指標RBWPhase NoiseDANL頻譜儀功能介紹目錄目錄頻譜儀面板熟悉 前面板頻譜儀面板

13、熟悉后面板頻譜儀面板熟悉功能鍵頻譜儀面板熟悉功能鍵頻譜儀面板熟悉功能鍵頻譜儀面板熟悉常用快捷鍵將系統(tǒng)恢復(fù)到出廠默認狀態(tài)或用戶自定義狀態(tài)。執(zhí)行打印或界面存儲功能。開啟內(nèi)置幫助，獲取前面板上各功能按鍵及菜單軟鍵的幫助信息。頻譜儀面板熟悉常用快捷鍵按下Auto，頻譜儀會在全頻段內(nèi)自動搜索信號。按下UserKey，立即調(diào)出該鍵代表的菜單，該鍵可定義為前面板所有功能鍵以及除 Storage之外所有功能鍵的子菜單。頻譜儀面板熟悉功能鍵頻譜儀面板熟悉基本參數(shù)設(shè)置區(qū)設(shè)置中心頻率、起始頻率和終止頻率，也用于開啟信號追蹤功能。設(shè)置掃描的頻率范圍。設(shè)置參考電平、射頻衰減器、刻度、Y軸單位等參數(shù)。 設(shè)置電平偏移、最大

14、混頻和輸入阻抗。 也用于執(zhí)行自動定標、自動量程和開啟前置放大器。頻譜儀面板熟悉基本參數(shù)設(shè)置區(qū)改變基本參數(shù)后屏幕狀態(tài)發(fā)生了哪些變化頻譜儀面板熟悉功能鍵頻譜儀面板熟悉掃描控制區(qū)設(shè)置分辨率帶寬RBW和視頻帶寬VBW，選擇檢波類型及濾波器類型。設(shè)置掃描和觸發(fā)相關(guān)的參數(shù)。設(shè)置跡線相關(guān)參數(shù)。配置通過/失敗測試，測試輸入跡線和用戶定義的規(guī)則是否相符設(shè)置從跟蹤源接口輸出的信號參數(shù)頻譜儀面板熟悉掃描控制區(qū)改變掃頻等參數(shù)設(shè)置后屏幕狀態(tài)發(fā)生了哪些變化頻譜儀面板熟悉功能鍵頻譜儀面板熟悉光標測量功能區(qū)通過光標讀取跡線上各點的幅度、頻率或掃描時間等。將當前光標的值設(shè)置為頻譜儀的其它系統(tǒng)參數(shù)（如中心頻率、參考電平等）。設(shè)置

15、光標的特殊功能，如噪聲光標、N dB帶寬的測量、頻率計數(shù)器。按下Peak按鍵會立即執(zhí)行一次峰值搜索。通常，光標測量可以滿足大多數(shù)的測量場合，但在某些應(yīng)用場合中，還會用到更復(fù)雜的測量。高級測量功能區(qū)提供了豐富的測量功能。頻譜儀面板熟悉光標測量功能區(qū)光標功能光標（Marker）是一個菱形的標記（如圖所示），用于標記跡線上的點。通過光標可以讀出跡線上各點的幅度、頻率或掃描的時間點。最多支持4組光標。頻譜儀面板熟悉光標測量功能區(qū)光標類型頻譜儀面板熟悉功能鍵頻譜儀面板熟悉輔助功能設(shè)置區(qū)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)置打印機以及進行文件存儲頻譜儀應(yīng)用介紹頻譜儀常見客戶及領(lǐng)域典型應(yīng)用頻譜儀在高頻實驗室中的應(yīng)用頻譜儀在高頻

16、實驗中的使用 對于頻域信號有直觀的認識 理解非線性器件對于信號所造成的失真和干擾 減小實驗復(fù)雜度和實驗誤差 。放大器通頻帶、矩形系數(shù)方法一： 掃頻法步驟：1.信號源調(diào)出 從10MHZ-12MHZ 正弦波 幅值400mv 掃描時間 1s 按sine幅值 400mvpp 按sweep起始頻率 10MHZ 終止頻率 12MHZ 掃頻時間 1s 按output 輸出電纜連結(jié)到 小信號放大器模塊 的TP5上 單調(diào)諧回路諧振放大器頻譜圖頻譜儀在高頻實驗中的使用2.頻譜儀的輸出電纜連小信號放大器模塊的TT2上頻譜儀的初始設(shè)置 FreQ-中心頻率調(diào)到11MHZ SPAN掃寬調(diào)到 10MHZ AMPT參考電平調(diào)

17、到 20dB BWDetRBW（分辨率帶寬） 100KHz VBW 10KHzTrace/PF跡線選擇1跡線類型查看Trace/PF跡線選擇2跡線類型最大保持LC、晶體正弦波振蕩電路頻譜圖頻譜儀在高頻實驗中的使用LC .晶體 正弦波振蕩電路頻譜儀： 先找基頻，再拓展掃寬步驟 FreQ=10.7MHZ SPAN=1MHZ RBW=30KHZ VBW=300HZ調(diào)終止頻率40MHZ看10.7MHZ信號的諧波；看峰值點peak峰值表，選擇幅度排序頻譜儀在高頻實驗中的使用AM調(diào)幅波的頻譜圖幅度調(diào)制電路（幅度調(diào)制與解調(diào)模塊）實驗步驟：1、信號源 CH1 輸出1KHz 700mVpp 正弦波； CH2 輸出 10.7MHz 500mvpp2、示波器 CH1 接 調(diào)幅波；CH2 接 調(diào)制波 1KHz 正弦波 時基 200usdiv ； CH1 垂直 50mv div；CH2 垂直 1vdiv 觸發(fā)源： CH2 觸發(fā)類型：上升沿3、頻譜儀： FreQ 中心頻率 10.7MHz；SPAN 掃寬 10KHz 110 AMP