頻譜分析儀基礎(chǔ)培訓(xùn)教材

頻譜分析儀技術(shù)根底

羅健R&S中國(guó)培訓(xùn)中心?2003rohde-schwarz精選ppt一、根本理論信號(hào)分析及頻譜分析概述頻譜儀的工作原理頻譜儀的特性二、工程應(yīng)用儀器操作常用功能與測(cè)試信號(hào)分析及頻譜分析概述精選ppt第一章根本理論

1、信號(hào)分析及頻譜分析概述

周期信號(hào)單載波信號(hào)掃描信號(hào)

非周期信號(hào)噪聲信號(hào)瞬態(tài)信號(hào)調(diào)制信號(hào)模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)分析及頻譜分析概述精選ppt信號(hào)

頻域頻譜分析儀示波器時(shí)域調(diào)制域矢量分析儀信號(hào)的波形信息幅度周期頻率信號(hào)的頻率分布信息頻率、功率諧、雜波噪聲、干擾失真信號(hào)的矢量信息幅度誤差矢量誤差相位誤差信號(hào)分析及頻譜分析概述精選ppt理想單載波信號(hào)在時(shí)域和頻域的測(cè)量結(jié)果信號(hào)分析及頻譜分析概述精選ppt頻域測(cè)量對(duì)信號(hào)分析的作用信號(hào)分析及頻譜分析概述精選ppt周期信號(hào)的頻譜信號(hào)分析及頻譜分析概述精選ppt模擬調(diào)制信號(hào)：AM、FM、PM的調(diào)制指數(shù)和調(diào)制頻率等信號(hào)分析及頻譜分析概述精選ppt數(shù)字調(diào)制信號(hào)：信道功率、相鄰信道功率比、占有帶寬等信號(hào)分析及頻譜分析概述精選ppt噪聲信號(hào)：噪聲功率、相位噪聲信號(hào)分析及頻譜分析概述精選ppt失真信號(hào)：諧波失真、非諧波失真、雜散信號(hào)分析及頻譜分析概述精選ppt頻譜儀的類型1、傅立葉分析儀RAMFFTADADRAMFFT頻譜分析儀工作原理精選ppt頻譜分析儀工作原理精選ppt2、外差式掃描分析儀頻譜分析儀工作原理檢波器可調(diào)鋸齒波可調(diào)的帶寬濾波器精選pptInputInputRFLoIF超外差式掃描調(diào)諧分析儀頻譜分析儀工作原理精選ppt頻譜儀的主要設(shè)置參數(shù)

頻率顯示范圍中心頻率和頻率跨度起始頻率和終止頻率電平顯示范圍參考電平和量程跨度頻率分辨率分辨帶寬掃描時(shí)間頻譜分析儀工作原理精選ppt2、頻譜分析儀的工作原理

超外差式掃描調(diào)諧接收機(jī)a(t)HffLO檢波器延遲RFIF參考振蕩器低通濾波器衰減器混頻器中頻放大器

視頻濾波器中頻濾波器對(duì)數(shù)放大器壓控振蕩器鋸齒波發(fā)生器顯示頻譜分析儀工作原理精選ppt鏡像的影響頻譜分析儀工作原理圖象頻率范圍轉(zhuǎn)換交迭精選ppt鏡像的抑制頻譜分析儀工作原理精選ppt衰減器Lo

IFRF頻譜分析儀工作原理精選ppt頻譜分析儀工作原理精選ppt混頻器InputInputRFLo

IFfinflofinfloFlo+FinFlo-Fin頻譜分析儀工作原理精選ppt中頻濾波器顯示鋸齒波發(fā)生器包絡(luò)檢波器本地振蕩器模擬濾波器對(duì)數(shù)放大器放大器視頻濾波器xy輸入混頻器中頻放大器檢波器數(shù)字濾波器FFT濾波器頻譜分析儀工作原理精選ppt中頻濾波器:數(shù)字濾波器IF20.4MHzAD32MHzIQ12bitLowpassfilterLowpassfilterfiltercoefficientsfiltercoefficientsI+Q22IFenvelopevoltage90°LOLOIFIFImixerQmixerNCOAntialiasingbandpass特點(diǎn):真正的高斯形狀波形因子4.6最小掃描時(shí)間

k=1通過補(bǔ)償可以到達(dá)優(yōu)點(diǎn):小波形因子=>更高的靈敏度快速掃描更高的帶寬精度

測(cè)量可以得到更高的電平精度用于噪聲或類噪聲信號(hào)沒有溫度或老化漂移頻譜分析儀工作原理精選ppt中頻濾波器:FFT濾波器DisplayFFTRAMADx(t)最大頻率范圍受限于AD變換器的帶寬快速的信號(hào)處理要求合理的更新率窄的分辨帶寬減少了掃描時(shí)間頻譜分析儀工作原理精選ppt視頻濾波器視頻濾波器(平滑)顯示輸入鋸齒波發(fā)生器包絡(luò)檢波器混頻器中頻放大器本地振蕩器中頻濾波器對(duì)數(shù)放大器視頻濾波器xy檢波器頻譜分析儀工作原理精選ppt檢波器最大峰值最小峰值有效值平均值線性對(duì)數(shù)微處理器顯示視頻信號(hào)檢波器的選擇“線性檢波器〞“對(duì)數(shù)檢波器〞線性/對(duì)數(shù)查找表：有效值、平均值檢波器采樣水平軸500個(gè)像素點(diǎn)平均值檢波器有效值檢波器頻譜分析儀工作原理精選ppt不同的檢波器在顯示屏上不同的數(shù)據(jù)處理頻譜分析儀工作原理精選ppt本地振蕩器顯示輸入鋸齒波發(fā)生器包絡(luò)檢波器混頻器中頻放大器本地振蕩器中頻濾波器對(duì)數(shù)放大器視頻濾波器xy檢波器頻譜分析儀工作原理精選ppt3、頻譜分析儀的特性濾波器特性相位噪聲〔頻譜純度〕接收機(jī)的固有噪聲系統(tǒng)非線性1dB壓縮點(diǎn)動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量精度頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt分辨濾波器特性頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt不同分辨帶寬的濾波器對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt分辨相鄰的信號(hào)紅色蹤跡：RBW=30kHz藍(lán)色蹤跡：

RBW=3kHz紅色蹤跡：RBW=30kHz藍(lán)色蹤跡：

RBW=3kHz頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt最小掃描時(shí)間TSweep

最小掃描時(shí)間Span 頻率掃描跨度RBW 分辨帶寬(3dB帶寬)k k因子,2.5模擬濾波器頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt掃描時(shí)間對(duì)頻率和電平測(cè)量誤差的影響藍(lán)色蹤跡：電平和頻率產(chǎn)生誤差測(cè)試結(jié)果未校準(zhǔn)!頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt相位噪聲頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt頻譜分析儀的固有噪聲LDANL

平均顯示噪聲電平DANL 規(guī)定的平均噪聲電平(R&S數(shù)據(jù)表:RBW=10Hz,RFATT=0dB)RBWNoise RBW濾波器的等效噪聲帶寬RFAtt RF衰減器-2.5dB 修正因子(對(duì)數(shù)定標(biāo)的平均)不同的濾波器6dB帶寬和等效噪聲帶寬與3dB帶寬的關(guān)系頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt顯示的噪聲本底依賴于RF衰減器頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt顯示的噪聲本底依賴于與RBW帶寬

A=10

lg(RBWnew/RBWold)頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt接收機(jī)的非線性特性頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt三階互調(diào)產(chǎn)物的鑒別頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt截止點(diǎn)(T.O.I)頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt1-dB壓縮點(diǎn)頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt動(dòng)態(tài)范圍頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt最大無互調(diào)范圍或最大諧波抑制頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt頻率測(cè)量精度光標(biāo)讀數(shù)：

±(頻率讀數(shù)X參考頻率誤差+0.5%X頻率跨度+10%X分辨帶寬+最后顯示位X1/2)計(jì)數(shù)器讀數(shù):

±(頻率讀數(shù)X參考頻率誤差+最后顯示位X1/2)

頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt幅度測(cè)量精度誤差來源：頻率響應(yīng)衰減器誤差中頻增益誤差線性誤差帶寬切換誤差失配誤差頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt具體指標(biāo)各項(xiàng)誤差128MHz絕對(duì)誤差 <0.2dB頻率響應(yīng)(f<3GHz) <0.5dB衰減器誤差 <0.2dB對(duì)數(shù)顯示非線性(0to-70dB) <0.2dBRBW切換誤差(RBW<100kHz) <0.1dB

駐波比<0.55dB

總的電平不確定度:0.5dB(f<3GHz)

(95%置信度@2s)

頻譜分析儀性能指標(biāo)精選ppt第二章、實(shí)際應(yīng)用

1、儀器操作

〔以FSP為例〕儀器操作精選pptFSP頻譜分析儀前面板儀器操作精選ppt1、顯示屏2、軟按鍵3、數(shù)據(jù)輸入鍵4、儀器狀態(tài)和功能控制鍵5、儀器狀態(tài)和功能控制鍵6、數(shù)據(jù)和光標(biāo)改動(dòng)控制鍵7、31/2〞磁盤驅(qū)動(dòng)器(1.44M)8、硬件輸入輸出區(qū)9、儀器狀態(tài)和功能控制鍵10、菜單變換鍵11、熱鍵12、開機(jī)/預(yù)熱鍵13、硬拷貝配置和打印功能鍵14、一般配置鍵15、校準(zhǔn)鍵16、預(yù)置鍵FSP頻譜分析儀前面板說明儀器操作精選pptFSP頻譜分析儀后面板儀器操作精選ppt17、選件預(yù)留口18、電源與開關(guān)19、IEC/IEEE接口20、并行接口〔打印機(jī)連接口〕21、串行接口22、外部顯示器接口23、外部噪聲源輸出口24、外部觸發(fā)或外部門信號(hào)輸入口25、PS/2鼠標(biāo)接口26、選件預(yù)留口27、選件預(yù)留口28、內(nèi)部參考輸出口和外部參考書入口29、20.4MHz中頻輸出口30、選件預(yù)留口31、選件預(yù)留口FSP頻譜分析儀后面板說明儀器操作精選pptFSP頻譜分析儀顯示屏儀器操作精選ppt頻率按鍵儀器操作精選ppt頻率跨度按鍵掃描按鍵儀器操作精選ppt幅度按鍵儀器操作精選ppt光標(biāo)按鍵儀器操作精選ppt光標(biāo)到按鍵儀器操作精選ppt光標(biāo)功能按鍵分辨帶寬按鍵儀器操作精選ppt測(cè)量按鍵精選ppt觸發(fā)按鍵極限線按鍵儀器操作精選ppt顯示按鍵蹤跡按鍵儀器操作精選ppt文件按鍵儀器操作精選ppt硬拷貝按鍵校準(zhǔn)按鍵儀器操作精選ppt設(shè)置按鍵儀器操作精選ppt網(wǎng)絡(luò)分析儀模式下的操作菜單儀器操作精選ppt網(wǎng)絡(luò)分析儀模式下的操作菜單儀器操作精選ppt2、常用功能與測(cè)試頻率和幅度的測(cè)試測(cè)量絕對(duì)頻率和絕對(duì)幅度頻譜儀頻率軸、幅度軸、分辨帶寬的設(shè)置，光標(biāo)的使用，頻率計(jì)數(shù)器的使用測(cè)量相對(duì)頻率和相對(duì)幅度〔諧波失真的測(cè)量〕頻譜儀頻率軸、幅度軸、分辨帶寬的設(shè)置，光標(biāo)的使用〔互調(diào)的測(cè)量〕頻譜儀頻率軸、幅度軸、分辨帶寬的設(shè)置，光標(biāo)的使用頻譜儀應(yīng)用精選ppt

信道功率和相鄰信道功率的測(cè)量

測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的選擇頻譜儀應(yīng)用精選ppt信道濾波器的選擇頻譜儀應(yīng)用精選ppt

檢波器的選擇頻譜儀應(yīng)用精選pptACP的測(cè)量方法〔積分帶寬法〕頻譜儀應(yīng)用精選ppt信道功率的測(cè)量結(jié)果頻譜儀應(yīng)用精選pptACP的測(cè)量原理〔時(shí)域法〕頻譜儀應(yīng)用精選ppt時(shí)域法測(cè)量CP的結(jié)果頻譜儀應(yīng)用精選ppt

測(cè)量

GSM的突發(fā)信號(hào)待測(cè)的功率作為時(shí)間的函數(shù)：高動(dòng)態(tài)/低失真快速A/D變換器滿足精確的測(cè)量突發(fā)時(shí)間“窗口"功能可以對(duì)上升/下降的側(cè)面到達(dá)很高的分辨率1MHz分辨率(300kHz帶寬使信號(hào)失真)頻譜儀應(yīng)用精選pptFSP的門掃描TDMA信號(hào)的分析受到覆蓋脈沖頻譜包絡(luò)的干擾門觸發(fā)功能允許估計(jì)在突發(fā)信號(hào)激活階段的調(diào)制頻譜純度最大峰值檢波器捕獲隨機(jī)調(diào)值峰值頻譜儀應(yīng)用精選ppt頻譜有無GATING的結(jié)果比較沒有GATING的GSM信號(hào)的測(cè)量結(jié)果使用GATING的GSM信號(hào)的測(cè)量結(jié)果頻譜儀應(yīng)用選通門控精選pptFSP的GAP掃描頻譜儀應(yīng)用精選ppt

GAP掃描的結(jié)果(GSM-burst)GSM-Burst85dB的動(dòng)態(tài)范圍使用GAP的Burst=>更好的分辨率頻譜儀應(yīng)用精選ppt

幅度統(tǒng)計(jì)特性的測(cè)量幅度概率分布(APD)互補(bǔ)累積分布函數(shù)(CCDF)頻譜儀的設(shè)置分辨帶寬的選擇采樣點(diǎn)數(shù)的選擇頻譜儀應(yīng)用精選ppt幅度統(tǒng)計(jì)特性的測(cè)量原理頻譜儀應(yīng)用精選pptCCDF和APD的測(cè)量結(jié)果〔白噪聲〕頻譜儀應(yīng)用精選ppt傳輸測(cè)量通過校準(zhǔn)和歸一化消除測(cè)試設(shè)置的頻率響應(yīng)

執(zhí)行傳輸測(cè)試的校準(zhǔn)，整個(gè)測(cè)試設(shè)置是“直通〞連接DUTGENOUTPUTRFINPUTFSP-B10為FSU&FSP設(shè)計(jì)的

外部信號(hào)發(fā)生器控制頻譜儀應(yīng)用精選ppt傳輸測(cè)試的操作菜單頻譜儀應(yīng)用精選ppt反射測(cè)量?jī)?nèi)置校準(zhǔn)和歸一化功能

[CALREFLOPEN,CALREFLSHORT]標(biāo)量反射測(cè)量需要附加一個(gè)方向性好的SWR電橋或是定向耦合器GENOUTPUTRFINPUT

反射電橋DUTFSP-B10為FSU&FSP設(shè)計(jì)的

外部信號(hào)發(fā)生器控制頻譜儀應(yīng)用精選ppt反射測(cè)量的操作菜單頻譜儀應(yīng)用精選ppt噪聲系數(shù)的測(cè)量

一個(gè)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)F定義為：系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的輸入端口的信噪比和輸出端口的信噪比之比。一般定義：-120-100-80-60-40fo頻率-120-100-80-60-40fo輸入功率電平(dBm)頻率輸入功率電平(dBm)Si/NiSo

/No

DUT例如放大器

Na

GSi/NiSo/NoNa系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲

G系統(tǒng)的增益頻譜儀應(yīng)用精選ppt利用FS-K3測(cè)量噪聲和增益28VDCon/off噪聲源被測(cè)件頻譜儀應(yīng)用精選pptkT0 4.00x10-21W/Hz=-174dBm/Hz

Na 系統(tǒng)的內(nèi)部噪聲

B 系統(tǒng)的噪聲帶寬

G 系統(tǒng)的增益

T0

噪聲參考溫度(定義為290K)噪聲系數(shù)F是全部的輸出噪聲功率(Na+kT0BG)和輸出噪聲的一局部功率(kT0BG)之比，這局部功率kT0BG是由于輸入噪聲(kT0B)引起的。

這是在輸入源的溫度為290K的條件下得到的。IEEE標(biāo)準(zhǔn)的定義:-120-100-80-60-40fo頻率-120-100-80-60-40fo輸入功率電平(dBm)頻率

DUT例如放大器輸入功率電平(dBm)

NaSi/NiS0

/N0kT0BkT0BG+Na

G頻譜儀應(yīng)用精選ppt噪聲溫度的概念

由于有效噪聲溫度Te是源電阻產(chǎn)生的附加溫度,因此即使是無噪聲的DUT也會(huì)產(chǎn)生同樣的噪聲功率譜密度。

實(shí)際的DUT50OhmT0=290KNa,GaN1=kT0BGa+Na無噪聲的DUT50OhmT=(T0+Te)KN1=k(T0+Te)BGa=kT0BGa+kTeBGaGaNaTe=噪聲溫度頻譜儀應(yīng)用精選ppt利用頻譜分析儀和噪聲系數(shù)儀測(cè)量噪聲系數(shù)的根本等式。BG1Na1R輸入噪聲kT0BkT0BkT0BG1kT0BG1G2Na1Na1G2Na2BG2

Na2第二級(jí)系統(tǒng)附加的全部噪聲輸出的全部噪聲功率輸入的噪聲功率x系統(tǒng)增益第一級(jí)系統(tǒng)DUT噪聲測(cè)量系統(tǒng)F1F2F12=F1+((F2-1)/G1)F1=F12-((F2-1)/G1)

T1=T12-T2/G1(第二級(jí)系統(tǒng)對(duì)噪聲的奉獻(xiàn))第二級(jí)的校準(zhǔn)是測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲系數(shù)，用來作為計(jì)算DUT的噪聲系數(shù)的修正因子。兩級(jí)系統(tǒng)的噪聲頻譜儀應(yīng)用精選ppt

CalibrationcycleMeasurementcycleY系數(shù)法測(cè)量噪聲系數(shù)

使用的噪聲源對(duì)其輸出噪聲電平進(jìn)行校準(zhǔn)，用超噪比(ENR)表示。

ENR校準(zhǔn)信息由噪聲源提供，在