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怎樣使用頻譜儀

2019-05-10

頻譜儀主要用于射頻和微波信號的頻域分析,包括測量信號的功率,頻率,失真產物等。按照工作原理分,頻譜有兩種基本的類型:實時頻譜儀和掃頻調諧式頻譜儀。實時頻譜儀包括多通道濾波器(并聯型)頻譜儀和FFT頻譜儀。掃頻調諧式頻譜儀包括掃描射頻調諧型頻譜儀和超外差式頻譜儀。下圖為常見的頻譜儀分析儀

Agilent頻譜儀      


R&S頻譜儀

 

手持頻譜儀


今天是來跟大家分享怎么樣使用頻譜儀,主要是頻譜儀測試、測試結果的準確性判斷以及調制信號功率測試方法::

一、頻譜儀測試

1.測量信號的頻率與功率

下圖為信號源發出一單載波信號后,頻譜儀的顯示,通過MARK—PEAK,操作可以看到信號頻率為50.005MHz,功率為-20.17dBm

信號的頻譜

 

2.交調失真測試

下圖為信號交調失真測試圖,通過mark-DELT標注功能可以測試信號與交調信號功率差(dB)

交調測試圖

 

3.諧波測試

頻譜儀可以測試被測信號的各次諧波,可以用頻譜儀自帶的頻譜測試功能,MEASURE-harmonic測試,也可以通過測試信號的頻率f,然后改變頻譜儀的中心頻率到2f,3f….然后PEAK一下,測試各次諧波的功率

諧波測試圖


4.測量調制信號的帶寬 

頻譜儀可以測試信號的帶寬,可以測試3dB帶寬,也可以測試99%信號能量帶寬 。下圖為99%信號能量帶寬

信號帶寬測試

 

5.峰均比測試

頻譜儀測試中,還有一個功能為峰均比測試(CCDF),某一調制信號的峰均比測試如下圖

峰均比測試圖

 

、測試結果的準確性判斷:

測試一個信號的功率值是否準確時,可以改變衰減器衰減值,看信號功率是否發生變化來判斷。

信號準確性判斷圖

 

、調制信號功率測試方法

上面介紹了頻譜儀的原理及基本使用與測試,下面介紹測試信號的功率(TDD系統的發射功率,或者突發信號的功率),TD系統是有時隙的,收發交替,所以直接用一般的平均式功率計測試信號功率不準確,需要知道收發比等指標,但是一般的射頻工程師可能不會去了解時隙結構等,測試不方便,用常規頻譜儀測試功率很好的解決這一問題。下面介紹兩種個人覺得比較合適的測試方法(以R&S頻譜儀測試為例)。

1.信道功率法

此方法是根據信號ACPR的測試方法而來,LTE系統等都需要測試ACPR這個指標,以R&S的頻譜儀為例,操作方法:MEAS——chanPWR ACP——CP/ACP Config

需要配置的參數:

1.鄰道個數(第一鄰道,第二鄰道,第三鄰道),NO.of ADJ channel。

2.信道以及鄰道的信號帶寬, Channel Bandwith。

3.鄰道中心頻率距信號中心頻率的距離。Channel spacing。

對于測試信號功率來說,只需要設置第二項信道帶寬即可,特別注意,要調RBW帶寬設置為合適值(一般設置為幾十KHz),但是對于TDD系統如果只做這些設置,會發現頻譜儀的譜是一直在閃的,測試出的功率度數一直在變,此時需要將SWEEP TIME改變一下,將掃描時間加大,信號譜會變得比較穩定,測試過程中還可以將檢波模式改為RMS,操作步驟TRACE-DETECTOR—RMS,頻譜會更加穩定。下圖為一信號的測試結果

發射功率測試圖

 

時域功率檢測法

頻譜儀都有一個時域測試方法,一般不常用,頻譜儀當SPAN設置為0時,頻譜儀就會變為功率隨時間的變化圖,設置方法為SPAN-ZERO SPAN。

此方法測試時需要先知道信號帶寬,因為時域顯示的是一定帶寬內信號的功率(帶寬為RBW的帶寬),頻譜儀可以直接測試信號帶寬(MEAS-channel bandwith-99% power bandwith),測試出信號帶寬后,將RBW改為>=信號帶寬值,將SWEEP TIME改一下,可以看到,信號功率隨時間的變化曲線。有信號的時間的功率即為發射功率,無信號功率的時間段說明處于收狀態或者未發信號。此方法測試時也可以將檢波模式改為RMS同方法一中設置

功率時域法測試圖

上圖可以很輕松讀出發時隙時信號的功率值,同時可以看出信號的收發切換狀態。

此外還有一種簡單測試方法,可以測試功率,就是將RBW設置為>=信號帶寬,SPAN設置為幾個GHz,然后用頻譜儀的PEAK功能。此方法測試有誤差,實驗得知誤差在2dB左右。

綜上,在儀器不全,或者外出設備維修時,一個手持頻譜儀可以測試很多功能,很好的解決調試、測試問題,給射頻工程師帶來很多便利。

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