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頻譜分析儀是研究電信號頻譜結(jié)構(gòu)的儀器，用于信號失真度、調(diào)制度、譜純度、頻率穩(wěn)定度和交調(diào)失真等信號參數(shù)的測量，可用以測量放大器和濾波器等電路系統(tǒng)的某些參數(shù)，是一種多用途的電子測量儀器。它又可稱為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等?，F(xiàn)代頻譜分析儀能以模擬方式或數(shù)字方式顯示分析結(jié)果，能分析1赫以下的甚低頻到亞毫米波段的全部無線電頻段的電信號。儀器內(nèi)部若采用數(shù)字電路和微處理器，具有存儲(chǔ)和運(yùn)算功能；配置標(biāo)準(zhǔn)接口，就容易構(gòu)成自動(dòng)測試系統(tǒng)。
頻譜分析系統(tǒng)主要的功能是在頻域里顯示輸入信號的頻譜特性。頻譜分析儀依信號處理方式的不同，一般有兩種類型；即時(shí)頻譜分析儀（Real-Time Spectrum Analyzer）與掃描調(diào)諧頻譜分析儀（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer).即時(shí)頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅，其工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應(yīng)的濾波器與檢知器（Detector)，再經(jīng)由同步的多工掃描器將信號傳送到CRT或液晶等顯示儀器上進(jìn)行顯示，其優(yōu)點(diǎn)是能顯示周期性雜散波（Periodic Random Waves）的瞬間反應(yīng)，其缺點(diǎn)是價(jià)昂且性能受限于頻寬范圍，濾波器的數(shù)目與的多工交換時(shí)間（Switching Time).常用的頻譜分析儀是掃描調(diào)諧頻譜分析儀，其基本結(jié)構(gòu)類似超外差式，工作原理是輸入信號經(jīng)衰減器直接外加到混波器，可調(diào)變的本地振蕩器經(jīng)與CRT同步的掃描產(chǎn)生器產(chǎn)生隨時(shí)間作線性變化的振蕩頻率，經(jīng)混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號（IF）再放大，濾波與檢波傳送到CRT的垂直方向板，因此在CRT的縱軸顯示信號振幅與頻率的對應(yīng)關(guān)系。較低的RBW固然有助於不同頻率信號的分辨與量測，低的RBW將濾除較高頻率的信號成份，導(dǎo)致信號顯示時(shí)產(chǎn)生失真，失真值與設(shè)定的RBW密切相關(guān)，較高的RBW固然有助於寬頻帶信號的偵測，將增加雜訊底層值（Noise Floor），降低量測靈敏度，對於偵測低強(qiáng)度的信號易產(chǎn)生阻礙，因此適當(dāng)?shù)腞BW寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
一般維修者不使用，一是他的價(jià)格較高，二是操作較為復(fù)雜。需要配合信號發(fā)生器。但使用起來很方便的可以查找故障。

問區(qū)
怎樣設(shè)置才能獲得頻譜儀佳的靈敏度，以方便觀測小信號？
首先根據(jù)被測小信號的大小設(shè)置相應(yīng)的中心頻率、掃寬（span）以及參考電平；然后在頻譜分析儀沒有出現(xiàn)過載提示的情況下逐步降低衰減值。
如果此時(shí)被測小信號的信噪比小于15db，就逐步減小rbw，rbw越小，頻譜分析儀的底噪越低，靈敏度就越高。
如果頻譜分析儀有預(yù)放，打開預(yù)放。預(yù)放開，可以提高頻譜分析儀的噪聲系數(shù)，從而提高了靈敏度。對于信噪比不高的小信號，可以減少vbw或者采用軌跡平均，平滑噪聲，減小波動(dòng)。
需要注意的是，頻譜儀測量結(jié)果是外部輸入信號和頻譜分析儀內(nèi)部噪聲之和，要使測量結(jié)果準(zhǔn)確，通常要求信噪比大于20db。
分辨率帶寬（rbw）越小越好嗎？
rbw越小，頻譜分析儀靈敏度就越好，但是，掃描速度會(huì)變慢。好根據(jù)實(shí)際測試需求設(shè)rbw，在靈敏度和速度之間找到平衡點(diǎn)–既保證準(zhǔn)確測量信號又可以得到快速的測量速度。
平均檢波方式（averagetype）如何選擇：power？logpower？voltage？
logpower對數(shù)功率平均：又稱videoaveraging，這種平均方式具有低的底噪，適合于低電平連續(xù)波信號測試。
但對”類噪聲“信號會(huì)有一定的誤差，比如寬帶調(diào)制信號w-cdma等。
功率平均：又稱rms平均，這種平均方式適合于“類噪聲”信號（如：cdma）總功率測量。
電壓平均：這種平均方式適合于觀測調(diào)幅信號或者脈沖調(diào)制信號的上升和下降時(shí)間測量。
掃描模式的選擇：sweep還是fft？
現(xiàn)代頻譜儀的掃描模式通常都具有sweep模式和fft模式。通常在比較窄的rbw設(shè)置時(shí)，fft比sweep更具有速度優(yōu)勢，但在較寬rbw的條件下，sweep模式更快。
當(dāng)掃寬小于fft的分析帶寬時(shí)，fft模式可以測量瞬態(tài)信號；在掃寬超出頻譜分析儀的fft分析帶寬時(shí)，如果采用fft掃描模式，工作方式是對信號進(jìn)行分段處理，段與段之間在時(shí)間上存在不連續(xù)性，則可能在信號采樣間隙時(shí)，丟失有用信號，頻譜分析就會(huì)存在失真。

基于快速傅里葉變換(FFT）的現(xiàn)代頻譜分析儀，通過傅里葉運(yùn)算將被測信號分解成分立的頻率分量，達(dá)到與傳統(tǒng)頻譜分析儀同樣的結(jié)果。這種新型的頻譜分析儀采用數(shù)字方法直接由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）對輸入信號取樣,再經(jīng)FFT處理后獲得頻譜分布圖。
在這種頻譜分析儀中，為獲得良好的儀器線性度和高分辨率，對信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí) ADC的取樣率少等于輸入信號頻率的兩倍，亦即頻率上限是100MHz的實(shí)時(shí)頻譜分析儀需要ADC有200MS/S的取樣率。
半導(dǎo)體工藝水平可制成分辨率8位和取樣率4GS/S的ADC或者分辨率12位和取樣率800MS/S的ADC，亦即，原理上儀器可達(dá)到2GHz的帶寬，為了擴(kuò)展頻率上限，可在ADC前端增加下變頻器，本振采用數(shù)字調(diào)諧振蕩器。這種混合式的頻譜分析儀可擴(kuò)展到幾GHz以下的頻段使用。
FFT的性能用取樣點(diǎn)數(shù)和取樣率來表征，例如用100KS/S的取樣率對輸入信號取樣1024點(diǎn)，則輸入頻率是50KHz和分辨率是50Hz。如果取樣點(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn)，則分辨率提高到25Hz。由此可知，輸人頻率取決于取樣率，分辨率取決于取樣點(diǎn)數(shù)。FFT運(yùn)算時(shí)間與取樣，點(diǎn)數(shù)成對數(shù)關(guān)系，頻譜分析儀需要高頻率、高分辨率和高速運(yùn)算時(shí)，要選用高速的FFT硬件，或者相應(yīng)的數(shù)字信號處理器(DSP）芯片。例如，10MHz輸入頻率的1024點(diǎn)的運(yùn)算時(shí)間80μs，而10KHz的1024點(diǎn)的運(yùn)算時(shí)間變?yōu)閙s,1KHz的1024點(diǎn)的運(yùn)算時(shí)間增加至640ms。當(dāng)運(yùn)算時(shí)間超過200ms時(shí)，屏幕的反應(yīng)變慢，不適于眼睛的觀察，補(bǔ)救辦法是減少取樣點(diǎn)數(shù)，使運(yùn)算時(shí)間降低至200ms以下。

一、頻譜分析儀的使用入門
如下圖為所使用的頻譜分析儀面板外觀：
為了測量天線的發(fā)射功率，可按照圖中紅色標(biāo)識(shí)的步驟進(jìn)行。步驟與具體含義如下：
1、Frequency：設(shè)置頻率，按下該按鍵后，可在數(shù)字鍵盤輸入需要的頻率，數(shù)字鍵盤右邊一列為單位2、Span：設(shè)置顯示屏顯示頻率寬度，可根據(jù)需要設(shè)置，本次設(shè)置的50MHz3、Trace：該按鍵選擇保留顯示屏數(shù)據(jù)的方式，按下該案件后，可在藍(lán)色圈中選擇方式（類似于示波器中的“觸發(fā)方式”），由上往下第二個(gè)按鈕MaxHold表示保留發(fā)射功率4、Amplitude：調(diào)節(jié)頻譜分析儀的參考電衰減比，按下該按鍵后旋轉(zhuǎn)白色的大旋鈕可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，作用是將頻譜圖調(diào)整到合適的位置，不至于飛出屏幕。5、Mark（MAK）：調(diào)出標(biāo)記點(diǎn)，此時(shí)旋轉(zhuǎn)旋鈕可以查看頻譜圖中任意一點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)。二、信號相關(guān)名詞解釋1、發(fā)射功率：
發(fā)射功率就是所使用的設(shè)備（手機(jī)、對講機(jī)、其他嵌入式設(shè)備等）所發(fā)射出來給基地臺(tái)的信號強(qiáng)度。
無線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號，通過饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接收下來（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過饋線送到無線電接收機(jī)。因此在無線網(wǎng)絡(luò)的工程中，計(jì)算發(fā)射裝置的發(fā)射功率與天線的輻射能力非常重要。
無線電波的發(fā)射功率是指在給定頻段范圍內(nèi)的能量，通常有兩種衡量或測量標(biāo)準(zhǔn)：
1、功率（W）：相對1瓦（Watts）的線性水準(zhǔn)。例如,WiFi無線網(wǎng)卡的發(fā)射功率通常為0.036W，或者說36mW。
2、增益（dBm）：相對1毫瓦（milliwatt）的比例水準(zhǔn)。例如,WiFi無線網(wǎng)卡的發(fā)射增益為15.56dBm。
2、增益：
（1）dBm：功率
公式：10lg功率P1mW
eg1：1mW發(fā)射功率用dBm表示：發(fā)射功率為：10lg（功率值/1mW）=10lg（1mW/1mW）=0dBm
eg2：2mW發(fā)射功率用dBm表示：發(fā)射功率為：10lg（功率值/1mW）=10lg（2mW/1mW）=10lg2=3dBm
（2）dB：相對功率
dB是一個(gè)表征相對值的值，當(dāng)考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個(gè)dB時(shí)，按下面計(jì)算公式：
公式：10lg甲功率乙功率
eg1、甲的功率是乙的功率的2倍，則用公式計(jì)算為：10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB，描述為甲比乙功率大了3dB。
3、信噪比（SNR）：
信噪比SNR=信號功率噪聲功率
4、Rssi：
RSSI：ReceivedSignalStrengthIndication接收的信號強(qiáng)度指示，無線發(fā)送層的可選部分，用來判定鏈接質(zhì)量，以及是否廣播發(fā)送強(qiáng)度
頻譜分析儀是研究電信號頻譜結(jié)構(gòu)的儀器，用于信號失真度、調(diào)制度、譜純度、頻率穩(wěn)定度和交調(diào)失真等信號參數(shù)的測量，可用以測量放大器和濾波器等電路系統(tǒng)的某些參數(shù)，是一種多用途的電子測量儀器。
它又可稱為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等。
現(xiàn)代頻譜分析儀能以模擬方式或數(shù)字方式顯示分析結(jié)果，能分析1赫以下的甚低頻到亞毫米波段的全部無線電頻段的電信號。
儀器內(nèi)部若采用數(shù)字電路和微處理器，具有存儲(chǔ)和運(yùn)算功能；配置標(biāo)準(zhǔn)接口，就容易構(gòu)成自動(dòng)測試系統(tǒng)。
頻譜儀是一種常用的，主要針對于射頻和微波信號進(jìn)行檢測，在多個(gè)領(lǐng)域中都有一定的應(yīng)用。
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