頻譜分(fēn)析儀是(shì)一(yī)種(zhǒng)廣泛應(yìng)用(yòng)于(yú)射頻(RF)與(yǔ)微波(bō)領域的(de)信(xìn)号(hào)分(fēn)析儀器,可(kě)用(yòng)于(yú)檢測信(xìn)号(hào)的(de)頻譜特(tè)性(xìng)、功率分(fēn)布(bù)及(jí)調制性(xìng)能(néng)。在(zài)實(shí)際使用(yòng)过(guò)程中(zhōng),若參數設置不(bù)當,往往会(huì)影響測量(liàng)精度(dù)與(yǔ)分(fēn)析結果(guǒ)。以下(xià)針(zhēn)对(duì)頻譜分(fēn)析儀在(zài)使用(yòng)中(zhōng)常見(jiàn)的(de)六(liù)大(dà)問(wèn)題(tí)進(jìn)行詳细解(jiě)析,幫助用(yòng)戶更(gèng)高效地(dì)掌握設備特(tè)性(xìng),獲得更(gèng)精準的(de)測試結果(guǒ)。
Q1:如(rú)何設置頻譜分(fēn)析儀以獲得最(zuì)佳靈敏度(dù),便于(yú)觀測小信(xìn)号(hào)?
A:
首先(xiān),根(gēn)據(jù)被(bèi)測信(xìn)号(hào)的(de)頻率範圍合理(lǐ)設置中(zhōng)心(xīn)頻率(Center Frequency)、掃描带宽(kuān)(Span)和(hé)參考電(diàn)平(Reference Level)。在(zài)頻譜分(fēn)析儀未出(chū)現(xiàn)过(guò)载(zài)(Overload)提(tí)示的(de)情(qíng)况下(xià),可(kě)逐步減小輸入(rù)衰減(Attenuation),以提(tí)高輸入(rù)信(xìn)号(hào)電(diàn)平。
若信(xìn)噪比(SNR)仍小于(yú)15 dB,可(kě)進(jìn)一(yī)步減小分(fēn)辨率带宽(kuān)(RBW),因(yīn)为RBW越小,系(xì)统噪聲底(DANL)越低,從而(ér)提(tí)高靈敏度(dù)。
若儀器具備前(qián)置放(fàng)大(dà)器(Preamp)功能(néng),可(kě)開(kāi)啟該選項以降低系(xì)统噪聲系(xì)數(NF),進(jìn)一(yī)步提(tí)升(shēng)測量(liàng)靈敏度(dù)。对(duì)于(yú)信(xìn)噪比較低的(de)小信(xìn)号(hào),還(huán)可(kě)适當減小視頻带宽(kuān)(VBW)或(huò)啟用(yòng)軌迹平均(Trace Average),以平滑随機(jī)噪聲、減少(shǎo)波(bō)動(dòng)。
注意:頻譜分(fēn)析儀的(de)測量(liàng)結果(guǒ)由(yóu)外(wài)部(bù)輸入(rù)信(xìn)号(hào)與(yǔ)內(nèi)部(bù)噪聲共(gòng)同(tóng)決定(dìng)。为确保測量(liàng)精度(dù),通(tòng)常要(yào)求信(xìn)噪比不(bù)低于(yú) 20 dB。
Q2:分(fēn)辨率带宽(kuān)(RBW)是(shì)否越小越好(hǎo)?
A:
RBW越小,頻譜分(fēn)析儀的(de)噪聲底越低、靈敏度(dù)越高,但相應(yìng)的(de)掃描速度(dù)会(huì)顯著降低。因(yīn)此(cǐ),應(yìng)根(gēn)據(jù)測試目标(biāo)選擇合适的(de)RBW值,在(zài)靈敏度(dù)與(yǔ)測量(liàng)效率之(zhī)間(jiān)取(qǔ)得平衡。对(duì)于(yú)弱(ruò)信(xìn)号(hào)測試可(kě)适當減小RBW,而(ér)在(zài)宽(kuān)带信(xìn)号(hào)或(huò)快(kuài)速掃描測試中(zhōng)則應(yìng)适當增大(dà)RBW以提(tí)升(shēng)效率。
Q3:平均檢波(bō)方(fāng)式(Average Type)應(yìng)如(rú)何選擇?
A:
頻譜分(fēn)析儀常見(jiàn)的(de)平均方(fāng)式包(bāo)括:
l 对(duì)數功率平均(Log Power / Video Averaging):
底噪最(zuì)低,适用(yòng)于(yú)低電(diàn)平的(de)连續波(bō)(CW)信(xìn)号(hào)測試;但对(duì)宽(kuān)带“类噪聲”信(xìn)号(hào)(如(rú)W-CDMA)可(kě)能(néng)存在(zài)測量(liàng)误差。
l 功率平均(Power / RMS Averaging):
适用(yòng)于(yú)统計(jì)特(tè)性(xìng)类似噪聲的(de)信(xìn)号(hào)(如(rú)CDMA)的(de)總(zǒng)功率測量(liàng),能(néng)更(gèng)準确反(fǎn)映信(xìn)号(hào)功率水(shuǐ)平。
l 電(diàn)压平均(Voltage Averaging):
适用(yòng)于(yú)觀測調幅信(xìn)号(hào)或(huò)脈沖調制信(xìn)号(hào)的(de)上(shàng)升(shēng)、下(xià)降时(shí)間(jiān)特(tè)性(xìng)。
Q4:掃描模式應(yìng)選擇Sweep還(huán)是(shì)FFT?
A:
現(xiàn)代(dài)頻譜分(fēn)析儀通(tòng)常支持(chí)两(liǎng)種(zhǒng)掃描模式:Sweep(掃頻)和(hé)FFT(快(kuài)速傅里(lǐ)葉(yè)變(biàn)换)。
l 當RBW設置較窄(zhǎi)时(shí),FFT模式具有(yǒu)更(gèng)高的(de)測量(liàng)速度(dù),适用(yòng)于(yú)瞬态或(huò)短(duǎn)时(shí)信(xìn)号(hào)捕獲。
l 當RBW較宽(kuān)或(huò)掃描範圍較大(dà)时(shí),Sweep模式通(tòng)常效率更(gèng)高。
當掃描带宽(kuān)小于(yú)儀器的(de)FFT分(fēn)析带宽(kuān)时(shí),FFT模式可(kě)實(shí)現(xiàn)實(shí)时(shí)頻譜分(fēn)析;但若掃描範圍超过(guò)FFT带宽(kuān),系(xì)统会(huì)以分(fēn)段(duàn)采样方(fāng)式進(jìn)行分(fēn)析,各(gè)段(duàn)之(zhī)間(jiān)存在(zài)时(shí)間(jiān)間(jiān)隙,可(kě)能(néng)導致(zhì)脈沖、TDMA、FSK等非(fēi)连續信(xìn)号(hào)的(de)失真(zhēn)或(huò)丢失。因(yīn)此(cǐ),應(yìng)根(gēn)據(jù)信(xìn)号(hào)特(tè)性(xìng)合理(lǐ)選擇掃描模式。
Q5:檢波(bō)器类型的(de)選擇对(duì)測量(liàng)結果(guǒ)有(yǒu)何影響?
A:
檢波(bō)器类型決定(dìng)了頻譜分(fēn)析儀如(rú)何对(duì)信(xìn)号(hào)功率進(jìn)行采样與(yǔ)顯示。常見(jiàn)方(fāng)式包(bāo)括:
l Peak(峰(fēng)值檢波(bō)): 取(qǔ)每个采样區(qū)間(jiān)內(nèi)的(de)最(zuì)大(dà)值,适合连續波(bō)信(xìn)号(hào)及(jí)信(xìn)号(hào)搜索測試。
l Sample(采样檢波(bō)): 随機(jī)采样顯示,适用(yòng)于(yú)噪聲或(huò)“类噪聲”信(xìn)号(hào)測試。
l Negative Peak(負峰(fēng)檢波(bō)): 取(qǔ)采样區(qū)間(jiān)內(nèi)的(de)最(zuì)小值,常用(yòng)于(yú)小信(xìn)号(hào)測試,如(rú)EMC(電(diàn)磁兼容)測量(liàng)。
l Normal(标(biāo)準檢波(bō)): 綜合考虑峰(fēng)值與(yǔ)采样值,适合同(tóng)时(shí)觀察信(xìn)号(hào)與(yǔ)背景噪聲。
合理(lǐ)選擇檢波(bō)方(fāng)式可(kě)有(yǒu)效提(tí)升(shēng)測量(liàng)的(de)準确性(xìng)與(yǔ)可(kě)重(zhòng)複性(xìng)。
Q6:跟蹤源(Tracking Generator,TG)的(de)作(zuò)用(yòng)是(shì)什(shén)麼(me)?
A:
跟蹤源是(shì)頻譜分(fēn)析儀的(de)常見(jiàn)選件(jiàn)之(zhī)一(yī)。當跟蹤源輸出(chū)信(xìn)号(hào)接入(rù)被(bèi)測器件(jiàn)(DUT)的(de)輸入(rù)端口(kǒu),而(ér)其(qí)輸出(chū)连接至(zhì)頻譜分(fēn)析儀輸入(rù)时(shí),儀器與(yǔ)跟蹤源構成(chéng)了一(yī)个同(tóng)步掃頻測量(liàng)系(xì)统。
由(yóu)于(yú)跟蹤源輸出(chū)頻率與(yǔ)頻譜分(fēn)析儀的(de)本(běn)機(jī)調諧頻率保持(chí)一(yī)致(zhì),可(kě)實(shí)現(xiàn)对(duì)器件(jiàn)頻率響應(yìng)的(de)直(zhí)接測量(liàng)。通(tòng)过(guò)該功能(néng),頻譜分(fēn)析儀可(kě)用(yòng)于(yú)簡易的(de)标(biāo)量(liàng)网(wǎng)絡分(fēn)析(Scalar Network Analysis),用(yòng)于(yú)觀測被(bèi)測器件(jiàn)的(de)插入(rù)損耗、增益特(tè)性(xìng)、濾波(bō)器頻率響應(yìng)等參數。
結語(yǔ)
頻譜分(fēn)析儀作(zuò)为射頻測試中(zhōng)最(zuì)核心(xīn)的(de)儀器之(zhī)一(yī),其(qí)測試結果(guǒ)的(de)準确性(xìng)在(zài)很大(dà)程度(dù)上(shàng)依賴于(yú)用(yòng)戶对(duì)儀器特(tè)性(xìng)的(de)理(lǐ)解(jiě)與(yǔ)參數設置的(de)合理(lǐ)性(xìng)。掌握上(shàng)述常見(jiàn)問(wèn)題(tí)與(yǔ)設置技巧,可(kě)顯著提(tí)升(shēng)測試效率與(yǔ)測量(liàng)可(kě)靠性(xìng),为射頻系(xì)统的(de)開(kāi)發(fà)與(yǔ)验(yàn)证提(tí)供堅實(shí)的(de)數據(jù)支撐。