频谱分析仪讲稿

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1、频谱分析仪主要内容介绍频谱分析仪内部结构及工作原理介绍频谱分析仪主要参数的设置阐述频谱分析仪的主要测量应用简述注意事项8563ASPECTRUMANALYZER9kHz-26.5GHz要达到的学习目标了解频谱分析仪结构原理熟练应用频谱分析仪合理设置频谱分析仪主要参数降低测试误差频域和时域的概念时域：是信号在时间轴上显示的波形频域：是在频率轴上显示信号所包含的频率tufu频域和时域傅立叶变换原理告诉我们：任何时域内电信号都是由一个或多个不同频率、不同幅度和不同相位的正弦波或余弦波组成的，但应用示波器无法观察到频域内信息，只能在时域内观察到信号波形；应用频谱分析仪在频域测量，就能显

2、示出信号所包含的所有正弦波或余弦波的频率分量；幅度(功率)频率时域测量频域测量时间tU时域f03f0f频域上图是信号在时域和频域内观察的结果，由此可以清楚看出信号在时域得到的是信号的波形信息，不能分析频率分量。如果存在干扰或谐波失真信号，在时域上无法区分。在频域上可以准确地测量有用信号和无用信号的各种参数。这就是频域观察的必要性。频域观察的必要性2频谱分析仪结构及原理频谱分析仪的类型1.谱分析仪主要有超外差式频谱分析仪2.快速傅立叶变换（FFT）频谱分析仪：被分析的信号通过模数转换器采样，变成离散信号，采样值被保存在一个存储器中，经过离散FFT变换计算，计算出信号的频谱。FFT

3、分析仪仅适合测量低频信号。超外差频谱分析仪这种频谱分析仪，首先输入信号与连续扫频本振进行混频，再与固定本振混频变到中频21.4MHz，经过可变增益放大器中频滤波器，再经一个可变增益放大器（或对数放大器）经过检波视频滤波显示在显示屏上的频率轴上。超外差频谱分析仪内部结构如下图滤波器频率基准对数放大器RF输入衰减器混频器IF滤波器包络检波器视频滤波器本地振荡器扫频发生器IF增益输入显示IF增益t/f输入信号与本振混频经中频滤波显示在屏幕上f2f1f3finfloIF=flo-finIFt1/f1t2/f2t3/f3混频滤波ff屏幕显示检波t1t2t3f1f2f3(f1、f2,f3)

4、(f1,f2、f3)(f1,f2、f3)L1L2L3（1）射频输入部分（前端）在电信领域中应用的测量仪器的输入要求一样，频谱分析仪通常采用的输入阻抗50欧姆。为了能在输入阻抗的系统中应用，如有线电视、广播系统中，比输入阻抗应用更为广泛，在这样的系统中用频谱分析仪进行测试时，通常需要一个的阻抗变换器，否则，会由于不匹配造成的测量误差。实现转换最简单的方法是串一个的阻抗。虽然后者的插入损耗低（大约1.8dB），但只是输入的匹配，而输出到频谱仪的射频连接却处于失配，如图（9.14）a所示。频谱仪的输入阻抗偏离了，由于多径反射会造成测量误差。为此，建议使用两端都匹配的衰减器（如或衰减器

5、），如图（9.14）b所示，在这种情况下，会造成高的插入损耗。匹配（2）低通滤波器低通滤波器的主要作用是抑制镜像频率。LORFIF镜像为了保证接收有用信号的质量，需在射频混频器前加入滤波器来抑制镜像频率。信号带宽窄采用低中频模式比较容易处理。见下图：~本振混频低通衰减带通混频：信号镜像中频低通△fI本振finminfimminfLmin低中频模式：△fI△fIfLfimfinfI△fI△fI△fI△fI△fIfLfinfim当输入信号频带很宽时，采用低中频混频模式，镜像与信号重叠。低通滤波器不能将镜像噪声滤除，中频将叠加镜像噪声。解决这个问题的方法是采用比信号高的中频方案。见下

6、页：低中频模式不能抑制镜像采用高中频模式将信号与镜像分开输入信号本振镜像中频fIfinminfinmaxfLminfLmaxfimmin△fI△fI△fI△fI高中频模式可以抑制镜像（3）衰减器衰减器主要有三个作用1.保护频谱仪不受损坏：测量高电平信号时，为了不烧坏频谱分析仪，必须对信号进行衰减；2.提高测试的准确性：混频器是非线性器件，当混频器输入信号电平较高时，输出信号电平超过混频器1dB压缩点电平，使无互调范围减小，输出会产生三阶五阶互调和谐波失真。测试结果会不准确。3.提高频谱仪动态范围：通过设置步进衰减器调节进入混频器的电平，可以得到较大的动态范围（3）混频器混频器的

7、作用就是将输入高频信号转换成中频信号，由于混频器是非线性器件，输出会有很多频率成分：但我们需要的是混频方式有两种：本振的基波混频和谐波混频，基波混频是输入信号与本振基波混频，而谐波混频是信号与本振信号的谐波混频。谐波混频会造成相对高的转换损耗。混频器对输入RF小信号而言是线性网络，当输入信号幅度逐渐增大时，就存在着非线性失真问题，所以输入信号的幅值应低于频谱分析仪混频器的1dB压缩点。RFLOIF上变频是一个非线性过程。变频器的输入/输出特性可以用台劳级数来描述：V0（t）=a0+a1x+a