频谱分析仪的分类技术指标等内容汇总蛭石

2018-01-03 16:18:30来源：贤集网 屈苗

频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器，它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等，现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果，能分析1赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。对于频谱分析仪你还想了解更多吗？那么就跟随贤集网小编的脚步，一起来了解频谱分析仪的分类、技术指标、操作、常见故障的检测以及维修过程、常见问题解答、测试准备。

频谱分析仪的分类

频谱分析仪分为扫频式和实时分析式两类。

1、扫频式频谱分析仪

它是具有显示装置的扫频超外差接收机，主要用于连续信号和周期信号的频谱分析，它工作于声频直至亚毫米的波频段，只显示信号的幅度而不显示信号的相位，它的工作原理是：本地振荡器采用扫频振荡器，它的输出信号与被测信号中的各个频率分量在混频器内依次进行差频变换，所产生的中频信号通过窄带滤波器后再经放大和检波，加到视频放大器作示波管的垂直偏转信号，使屏幕上的垂直显示正比于各频率分量的幅值，本地振荡器的扫频由锯齿波扫描发生器所产生的锯齿电压控制，锯齿波电压同时还用作示波管的水平扫描，从而使屏幕上的水平显示正比于频率。

2、实时式频谱分析仪

在存在被测信号的有限时间内提取信号的全部频谱信息进行分析并显示其结果的仪器主要用于分析持续时间很短的非重复性平稳随机过程和暂态过程，也能分析40兆赫以下的低频和极低频连续信号，能显示幅度和相位，傅里叶分析仪是实时式频谱分析仪，其基本工作原理是把被分析的模拟信号经模数变换电路变换成数字信号后，加到数字滤波器进行傅里叶分析；由中央处理器控制的正交型数字本地振荡器产生按正弦律变化和按余弦律变化的数字本振信号，也加到数字滤波器与被测信号作傅里叶分析，正交型数字式本振是扫频振荡器，当其频率与被测信号中的频率相同时就有输出，经积分处理后得出分析结果供示波管显示频谱图形，正交型本振用正弦和余弦信号得到的分析结果是复数，可以换算成幅度和相位，分析结果也可送到打印绘图仪或通过标准接口与计算机相连。

频谱分析仪的技术指标

1、输入频率范围

指频谱仪能够正常工作的最大频率区间，以HZ表示该范围的上限和下限，由扫描本振的频率范围决定，现代频谱仪的频率范围通常可从低频段至射频段，甚至微波段，如1KHz～4GHz，这里的频率是指中心频率，即位于显示频谱宽度中心的频率。

2、分辨力带宽

指分辨频谱中两个相邻分量之间的最小谱线间隔，单位是HZ，它表示频谱仪能够把两个彼此靠得很近的等幅信号在规定低点处分辨开来的能力，在频谱仪屏幕上看到的被测信号的谱线实际是一个窄带滤波器的动态幅频特性图形(类似钟形曲线)，因此，分辨力取决于这个幅频生的带宽，定义这个窄带滤波器幅频特性的3dB带宽为频谱仪的分辨力带宽。

3、灵敏度

指在给定分辨力带宽、显示方式和其他影响因素下，频谱仪显示最小信号电平的能力，以dBm、dBu、dBv、V等单位表示，超外差频谱仪的灵敏度取决于仪器的内噪声，当测量小信号时，信号谱线是显示在噪声频谱之上的，为了易于从噪声频谱中看清楚信号谱线，一般信号电平应比内部噪声电平高10dB，另处，灵敏度还与扫频速度有关，扫频速度赶快，动态幅频特性峰值越低，导致灵敏度越低，并产生幅值差。

4、动态范围

指能以规定的准确度测量同时出现在输入端的两个信号之间的最大差值，动态范围的上限爱到非线性失真的制约，频谱仪的幅值显示方式有两种：线性的对数，对数显示的优点是在有限的屏幕有效的高度范围内，可获得较大的动态范围，频谱仪的动态范围一般在60dB以上，有时甚至达到100dB以上。

5、频率扫描宽度(Span)

另有分析谱宽、扫宽、频率量程、频谱跨度等不同叫法。通常指频谱仪显示屏幕最左和最右垂直刻度线内所能显示的响应信号的频率范围(频谱宽度)，根据测试需要自动调节，或人为设置，扫描宽度表示频谱仪在一次测量(也即一次频率扫描)过程中所显示的频率范围，可以小于或等于输入频率范围，频谱宽度通常又分为三种模式：

①全扫频：频谱仪一次扫描它的有效频率范围；

②每格扫频：频谱仪一次只扫描一个规定的频率范围，用每格表示的频谱宽度可以改变；

③零扫频 频率宽度为零，频谱仪不扫频，变成调谐接收机；

6、扫描时间(Sweep Time，简作ST)

即进行一次全频率范围的扫描、并完成测量所需的时间，也叫分析时间，通常扫描时间越短越好，但为保证测量精度，扫描时间必须适当，与扫描时间相关的因素主要有频率扫描范围、分辨率带宽、视频滤波，现代频谱仪通常有多档扫描时间可选择，最小扫描时间由测量通道的电路响应时间决定。

7、幅度测量精度

有绝对幅度精度和相对幅度精度之分，均由多方面因素决定，绝对幅度精度是针对满刻度信号的指标，受输入衰减、中频增益、分辨率带宽、刻度逼真度、频响及校准信号本身的精度等的综合影响；相对幅度精度与测量方式有关，在理想情况下仅有频响和校准信号精度两项误差来源，测量精度可以达到非常高，仪器在出厂前要经过校准，各种误差已被分别记录下来并用于对实测数据进行修正，显示出来的幅度精度已有所提高。

频谱分析仪的操作

硬键、软键和旋钮这是仪器的基本操作手段。

1、三个大硬键和一个大旋钮：

大旋钮的功能由三个大硬键设定，按一下频率硬键，则旋钮可以微调仪器显示的中心频率；按一下扫描宽度硬键，则旋钮可以调节仪器扫描的频率宽度；按一下幅度硬键，则旋钮可以调节信号幅度。旋动旋钮时，中心频率、扫描宽度（起始、终止频率）、和幅度的dB数同时显示在屏幕上；

2、软键：

在屏幕右边，有一排纵向排列的没有标志的按键，它的功能随项目而变，在屏幕的右侧对应于按键处显示什么，它就是什么按键；

3、其它硬键：

仪器状态（INSTRUMNT STATE）控制区有十个硬键：RESET清零、CANFIG配置、CAL校准、AUX CTRL辅助控制、COPY打印、MODE模式、SAVE存储、RECALL调用、MEAS/USER测量/用户自定义、SGL SWP信号扫描，光标（MARKER）区有四个硬键：MKR光标、MKR 光标移动、RKR FCTN光标功能、PEAK SEARCH峰值搜索，控制（CONTRL）区有六个硬键：SWEEP扫描、BW带宽、TRIG触发、AUTO COVPLE自动耦合、TRACE跟踪、DISPLAY显示；在数字键区有一个BKSP回退，数字键区的右边是一纵排四个ENTER确认键，同时也是单位键；大旋钮上面的三个硬键是窗口键：ON打开、NEXT下一屏、ZOOM缩放；大旋钮下面的两个带箭头的键STEP配合大旋钮使用作上调、下调。

频谱分析仪常见故障的检测以及维修过程

1、频谱仪又名频谱分析仪，是一种测试测量设备，主要用于射频和微波信号的频域分析，包括测量信号的功率，频率，失真产物等；

2、按照工作原理分，频谱有两种基本的类型：实时频谱仪和扫频调谐式频谱仪，实时频谱仪包括多通道滤波器（并联型）频谱仪和FFT频谱仪，扫频调谐式频谱仪包括扫描射频调谐型频谱仪和超外差式频谱仪；

3、实时频率分析仪是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器和检知器，再有同步的多任务扫描器将信号传送到CRT屏幕上；

4、扫描调谐频谱分析仪是输入信号经衰减器直接外加到混波器再调变的本地振荡器经和CRT同步的扫描产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，经混波器和输入信号混波。

频谱分析仪常见问题解答

1、是否有不同类型的频谱分析仪？

有两类频谱分析仪，类型由获取信号频谱所使用的方法决定。扫描调谐频谱分析仪使用超外差式接收机对一部分输入信号频谱进行下变频（使用电压控制振荡器和混频器），达到带通滤波器的中心频率，采用超外差式体系结构的电压控制振荡器在一系列频率上进行扫描，支持仪器完整频率范围的假设，快速傅立叶变换（FFT）分析仪计算离散傅立叶变换（DFT），这个数学过程可将输入信号的波形转换成其频谱分量。

2、我何时应使用台式频谱分析仪而不是手持式频谱分析仪？

台式频谱和信号分析仪提供卓越的技术指标和测量应用软件，而手持式频谱分析仪更适合现场工程师使用。

3、频谱分析仪能否得到实时结果？

可以，实时频谱分析仪使用了混合方法，即首先使用超外差技术将输入信号下变频到较低频率，然后使用 FFT 技术对其进行分析。

4、我能否使用频谱分析仪对信号进行解调？

通过将频谱分析仪或信号分析仪与 Agilent 89600 VSA 灵活调制分析软件或测量应用软件结合使用，您能够解调广泛的标准和通用数字信号与制式。

5、安捷伦提供什么类型的频谱分析仪？

安捷伦提供广泛的信号分析仪产品，包括扫描调谐和 FFT 频谱分析仪、频谱分析仪软件和频谱分析仪测量应用软件。

6、安捷伦频谱分析仪产品覆盖什么频率范围？

安捷伦提供从直流至 50 GHz 的多种频谱分析仪和信号分析仪产品，使用外部混频器可扩展到 325 GHz。

频谱分析仪测试准备

1、限制性保护：规定最高输入射频电平和造成永久性损坏的最高电压值：直流25V，交流峰峰值100V；

2、预热：测试须等到OVER COLD消失；

3、自校：使用三个月，或重要测量前，要进行自校；

4、系统测量配置：配置是测量之前把测量的一些参数输入进去，省去每次测量都进行一次参数输入。内容：测试项目、信号输入方式（频率还是频道）、显示单位、制式、噪声测量带宽和取样点、测CTB、CSO的频率点、测试行选通等；配置步骤：按MODE键——CABLE TV ANALYZER软键——Setup软键，进入设置状态；细节为tune config调谐配置：包括频率、频道、制式、电平单位；Analyzer input输入配置：是否加前置放大器。Beats setup拍频设置、测CTB、CSO的频点（频率偏移CTB FRQ offset、CSO FRQ offset）；GATING YES NO是否选通测试行，C/N setup载噪比设置：频点（频率偏移C/N FRQ offset）、带宽。

以上是贤集网小编讲解的频谱分析仪的分类、技术指标、操作、常见故障的检测以及维修过程、常见问题解答、测试准备。频谱分析仪在射频领域的应用非常广泛，频谱分析仪的主要功能是量测信号的大小或振幅，系统维护、信号量测、组件的频率增益与物料品管等都在频谱分析仪的应用范围之中，频谱仪最基本的作用就是发现和测量信号的幅度。频谱仪可以以图示化的方式显示设定频率范围内的射频信号，信号越强频谱仪显示的幅度也越大，通过这种特性，频谱仪被用来搜索一定频段内的射频信号，广泛应用在监测电磁环境、无线电频谱监测、电子产品电磁兼容测量、无线电发射机发射特性、信号源输出信号品质、反无线窃听器等领域。

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