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頻譜分析儀的工作原理
頻譜分析儀架構(gòu)猶如時域用途的示波器，面板上布建許多功能控制按鍵，作為系統(tǒng)功能之調(diào)整與控制，實時頻譜分析儀（Real-Time Spectrum Analyzer）與掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer）。實時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)由同步的多任務(wù)掃瞄器將信號傳送到CRT 屏幕上，其優(yōu)點是能顯示周期性雜散波（PeriodicRandom Waves）的瞬間反應(yīng)，其缺點是價昂且性能受限于頻寬范圍、濾波器的數(shù)目與的多任務(wù)交換時間（Switching Time）。
常用的頻譜分析儀是掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀，可調(diào)變的本地振蕩器經(jīng)與CRT 同步的掃瞄產(chǎn)生器產(chǎn)生隨時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，信號流程架構(gòu)如圖1.3 所示。
影響信號反應(yīng)的重要部份為濾波器頻寬，濾波器之特性為高斯濾波器（Gaussian-Shaped Filter），影響的功能就是量測時常見到的解析頻寬（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頻寬差異，兩個不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW，此時該兩信號將重疊，難以分辨，較低的RBW 固然有助于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，導致信號顯示時產(chǎn)生失真，失真值與設(shè)定的RBW 密切相關(guān)，較高的RBW 固然有助于寬帶帶信號的偵測，將增加噪聲底層值（Noise Floor），降低量測靈敏度，對于偵測低強度的信號易產(chǎn)生阻礙，因此適當?shù)腞BW 寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
另外的視頻頻寬（VBW，Video Bandwidth）代表單一信號顯示在屏幕所需的頻寬。如前所說明，量測信號時，視頻頻寬過與不及均非適宜，都將造成量測的困擾，如何調(diào)整必須加以了解。通常RBW 的頻寬大于等于VBW，調(diào)整RBW 而信號振幅并無產(chǎn)生明顯的變化，此時之RBW 頻寬即可加以采用。量測RF 視頻載波時，信號經(jīng)設(shè)備內(nèi)部的混波器降頻后再加以放大、濾波（RBW 決定）及檢波顯示等流程，若掃描太快，RBW 濾波器將無法完全充電到信號的振幅峰值，因此必須維持足夠的掃描時間，而RBW 的寬度與掃描時間呈互動關(guān)系，RBW 較大，掃描時間也較快，反之亦然，RBW 適當寬度的選擇因而顯現(xiàn)其重要性。較寬的RBW 較能充分地反應(yīng)輸入信號的波形與振幅，但較低的RBW 將能區(qū)別不同頻率的信號。例如使用于6MHz 頻寬視訊頻道的量測，經(jīng)驗得知，RBW 為300kHz 與3MHz 時，載波振幅峰值并不產(chǎn)生顯著變化，量測6MHz的視頻信號通常選用300kHz 的RBW 以降低噪聲。天線信號量測時，頻譜分析儀的展頻（Span）使用100MHz，獲得較寬廣的信號頻譜需求，RBW使用3MHz。這些的量測參數(shù)并非一成不變，將會依現(xiàn)場狀況及過去量測的經(jīng)驗加以調(diào)整。

頻譜分析儀操作
硬鍵、軟鍵和旋鈕
這是儀器的基本操作手段。
1．三個大硬鍵和一個大旋鈕：大旋鈕的功能由三個大硬鍵設(shè)定。按一下頻率硬鍵，則旋鈕可以微調(diào)儀器顯示的中心頻率；按一下掃描寬度硬鍵，則旋鈕可以調(diào)節(jié)儀器掃描的頻率寬度；按一下幅度硬鍵，則旋鈕可以調(diào)節(jié)信號幅度。旋動旋鈕時，中心頻率、掃描寬度（起始、終止頻率）、和幅度的dB數(shù)同時顯示在屏幕上。
2．軟鍵：在屏幕右邊，有一排縱向排列的沒有標志的按鍵，它的功能隨項目而變，在屏幕的右側(cè)對應(yīng)于按鍵處顯示什么，它就是什么按鍵。
3． 其它硬鍵：儀器狀態(tài)（INSTRUMNT STATE）控制區(qū)有十個硬鍵：RESET清零、CANFIG配置、CAL校準、AUX CTRL控制、COPY打印、MODE模式、SAVE存儲、RECALL調(diào)用、MEAS/USER測量/用戶自定義、SGL SWP信號掃描。光標（MARKER）區(qū)有四個硬鍵：MKR光標、MKR 光標移動、RKR FCTN光標功能、PEAK SEARCH峰值搜索。控制（CONTRL）區(qū)有六個硬鍵：SWEEP掃描、BW帶寬、TRIG觸發(fā)、AUTO COVPLE自動耦合、TRACE跟蹤、DISPLAY顯示。在數(shù)字鍵區(qū)有一個BKSP回退，數(shù)字鍵區(qū)的右邊是一縱排四個ENTER確認鍵，同時也是單位鍵。大旋鈕上面的三個硬鍵是窗口鍵：ON打開、NEXT下一屏、ZOOM縮放。大旋鈕下面的兩個帶頭的鍵STEP配合大旋鈕使用作上調(diào)、下調(diào)。
輸入和輸出接口位于一起面板下邊一排。TV IN測視頻指標的信號輸；VOL INTEN是內(nèi)外一套旋鈕控制、調(diào)節(jié)內(nèi)置喇叭的音量和屏幕亮度；CAL OUT儀器自檢信號輸出；300Mhz 29dBmv儀器標準信號輸出口；PROBE PWR儀器探針電源；IN 75Ω1M—1.8G測試信號總輸。

頻譜分析儀分類
頻譜分析儀分為實時分析式和掃頻式兩類。前者能在被測信號發(fā)生的實際時間內(nèi)取得所需要的全部頻譜信息并進行分析和顯示分析結(jié)果；后者需通過多次取樣過程來完成重復信息分析。實時式頻譜分析儀主要用于非重復性、持續(xù)期很短的信號分析。非實時式頻譜分析儀主要用于從聲頻直到亞毫米波段的某一段連續(xù)射頻信號和周期信號的分析。
掃頻式頻譜分析儀
它是具有顯示裝置的掃頻超外差接收機，主要用于連續(xù)信號和周期信號的頻譜分析。它工作于聲頻直至亞毫米的波頻段，只顯示信號的幅度而不顯示信號的相位。它的工作原理是：本地振蕩器采用掃頻振蕩器，它的輸出信號與被測信號中的各個頻率分量在混頻器內(nèi)依次進行差頻變換，所產(chǎn)生的中頻信號通過窄帶濾波器后再經(jīng)放大和檢波，加到視頻放大器作示波管的垂直偏轉(zhuǎn)信號，使屏幕上的垂直顯示正比于各頻率分量的幅值。本地振蕩器的掃頻由鋸齒波掃描發(fā)生器所產(chǎn)生的鋸齒電壓控制，鋸齒波電壓同時還用作示波管的水平掃描，從而使屏幕上的水平顯示正比于頻率。
用掃頻振蕩器作為超外差接收機的本機振蕩器，當選擇開關(guān)S置于1，鋸齒波掃描電壓對本機振蕩器I進行掃頻，輸入信號中的各個頻率分量在混頻器中與本機掃頻信號進行差頻，它們依次落入中放窄帶濾波器的通帶內(nèi)，被濾波器選出，經(jīng)二次變頻、檢波、放大后，加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使屏幕上的垂直顯示正比于各個頻率分量的振幅。掃描電壓同時加到示波管的水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，從而使頻幕的X坐標變成頻率坐標，并在屏幕上顯示出被分析的輸入信號頻譜圖。上述工作方式在本機振蕩器I上進行掃頻，稱“掃前式”工作模式，具有很寬的分析頻帶。當S置于2時，也可在本機振蕩器Ⅱ上進行掃頻，稱“掃中頻式”工作模式，這時可進行窄帶頻譜分析。

頻譜分析儀具有寬頻帶、高分辨率、高靈敏度、大動態(tài)范圍、高精度、低相噪、快速測量等特點，采用了全數(shù)字中頻處理、全自動頻譜識別與實時校準、寬帶微波毫米波集成等多項創(chuàng)新技術(shù)，性能優(yōu)異，環(huán)境適應(yīng)性強。由于采用了模塊化、標準化的設(shè)計思想，一方面使可生產(chǎn)性、可調(diào)試性、可維修性以及可靠性有較大幅度提高，另一方面增強了各個功能模塊的互換性，通過軟硬件功能模塊的組合，可形成系列化產(chǎn)品，并且便于后續(xù)功能升級和擴展。
可對調(diào)制信號、諧波失真、三階交調(diào)、激勵響應(yīng)、脈沖射頻信號、相位噪聲等多種類型的信號進行頻率、功率、帶寬、調(diào)制等參數(shù)測量分析?？蓱?yīng)用于通信、、導航、頻譜管理、信號監(jiān)測、信息安全等測試領(lǐng)域，可用于電子元器件、部件和設(shè)備的科研、生產(chǎn)、測試、試驗以及計量等。
頻譜分析儀全面采用正向設(shè)計，擁有完全自主產(chǎn)權(quán)，多項關(guān)鍵技術(shù)均屬國內(nèi)首創(chuàng)，是41所推出的全新一代高性能微波毫米波頻譜分析儀，也是當前國產(chǎn)較高性能的頻譜分析儀，綜合性能達到目前國際水平。
主要特點：
◆高性能
?載波1GHz頻偏1kHz時，-108dBc/Hz的典型相噪
?頻率計數(shù)分辨率可達0.001Hz
?可達-152dBm的典型顯示平均噪聲電平
?+7dBm的典型1dB增益壓縮
?+17dBm的典型TOI
?全數(shù)字中頻設(shè)計，減小了中頻誤差
◆靈活性
?可以使用數(shù)字分辨率帶寬濾波器的連續(xù)掃頻測量或使用FFT兩種方式進行測量，可靈活優(yōu)化測量速度和靈敏度
?160檔數(shù)字分辨率帶寬設(shè)置，可實現(xiàn)掃寬和分辨率帶寬的**組合，優(yōu)化測量結(jié)果
?2dB步進衰減器，優(yōu)化失真測量動態(tài)范圍
?提供中頻、視頻、掃描、觸發(fā)等多種輸出接口，方便用戶后續(xù)分析
?采用嵌入式計算機及多任務(wù)操作系統(tǒng)，方便對測量結(jié)果的存儲、打印及數(shù)據(jù)共享
?支持GPIB、USB、LAN、串口等功能接口，方便組建自動測試系統(tǒng)
?系列化產(chǎn)品、多種選件配置方式，可滿足不同用戶的需求
◆人機界面
?中、英文雙語操作界面，內(nèi)嵌使用說明和聯(lián)機幫助信息
?8.4英寸高亮度、高分辨率液晶顯示器，170度視角
◆適應(yīng)性
?采用自動校準技術(shù)，環(huán)境適應(yīng)能力強
?電源能夠自動適應(yīng)110V/220V兩種電網(wǎng)體系
極低的顯示平均噪聲電平
集成化微波部件設(shè)計以及數(shù)字中頻技術(shù)的應(yīng)用，使4036擁有強大的測試微弱信號的能力。
■-152dBm的典型平均噪聲電平，1GHz。選通前置放大器優(yōu)于-160dBm。
■-155dBm的典型平均噪聲電平，5GHz。
■-134dBm的典型平均噪聲電平，40GHz。
大動態(tài)范圍
全新的電路設(shè)計，采用三階截獲點(TOI)高的器件，優(yōu)異的顯示平均噪聲電平，小2dB步進的衰減器設(shè)置，內(nèi)置可選低噪聲前置放大器，160檔的分辨率帶寬精細設(shè)置(10%步進)，保證4036具有業(yè)內(nèi)寬可用動態(tài)范圍進行精細調(diào)諧測量。
■2dB步進衰減器，優(yōu)化失真測量動態(tài)范圍
■+17dBm的典型TOI
優(yōu)異的相位噪聲
采用低相噪合成本振技術(shù)，相位噪聲比以往403X系列改善了近10dB。
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