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1、,Agilent频谱分析仪,信号分析技术简介频谱分析仪工作原理频谱分析仪性能指标频谱仪测量应用,频谱分析仪内容介绍,第一章:信号分析技术简介,信号分析技术简介,连续波信号模拟调制信号数字调制信号噪声信号,时域分析频域分析调制域分析,信号分析方法,各种被测信号,信号存在方式：连续稳定信号；周期变化信号，瞬变单次信号,完整的信号分析内容,信号频率 信号功率/时间，平均/峰值功率 调制精度 邻道功率比(ACPR),频道内（In-channel）频道外（out of channel）,谐波远端杂波,带内测试项目,带外测试项目,信号的基本分析方法,时间,幅度,频率,时域分析,频域分析,频谱仪 操作面板,
2、磁盘仪表测试结果存/取操作,频谱仪 后面板接口,频谱分析仪测试结果的处理,File,Save：测试结果存储Load：测试结果调入存储器路径(Dir select)A：仪表内置软驱C：仪表内置存储区,频谱分析仪操作菜单-基本参数设置,Center Freq 频谱分析仪测量中心频率 Start Freq 频谱分析仪测量起始频率 Stop Freq 频谱分析仪表测量终止频率 CF Step 频谱分析仪频率设置变化步进 Freq Offset 将显示频率加入偏置值 Signal Track 信号跟踪功能，仪表自动调整设置 将频率变化信号保持在原显示位置,Frequency/Channel,频谱分析仪操
3、作菜单-基本参数设置,Span 频谱分析仪测量频率扫宽=Stop freq-Start freq Span Zoom 将显示窗口放大（解调测量下有效）Full Span 将扫宽设置为全扫宽 Zero Span 频谱分析仪频率变化步进 Last Span 将扫宽设置恢复为上一次设置值,SpanX Scale,频谱分析仪操作菜单-基本参数设置,Ref Level 频谱仪测量参考电平，反映当前测量功率最大电平 Attenuation 输入衰减器设值，070dB范围/2dB步进变化 Scale/Div 幅度显示标尺，每显示格对应的幅度变化 Scale Type 幅度显示方式：对数/线性选择 Prese
4、t Center 频谱仪输入预选滤波器中心频率自动调整，保证信号幅度测量精度 Preset Adjust 频谱仪输入预选滤波器中心频率手动调整，保证信号幅度测量精度,AMPLITUDE,Y Axis Units 频谱仪显示信号功率单位(dBm;W;dBv等）Ref Lvl offset 参考电平人为偏置 Int preamp on/off 频谱仪内置放大器开关（需选件1DS）Correction 外置设备（天线/电缆等）影响补偿功能,可补偿频响误差影响 Ext Amp Gain 外置放大/衰减值；频谱仪补偿其影响，得到被测信号真实值 Atten Step 2dB/10dB 频谱仪输入衰减器变化
5、步进,Max Mixer Lvl:-10dBm 频谱仪混频器工作电平，Ref Lvl-AttenuationMixer Lvl,频谱分析仪操作菜单-基本参数设置,Res BW Auto/Man 频谱仪分辨带宽,1Hz8MHz/步进变化。决定频谱分析仪表测试频率分辨率,灵敏度,测试速度等指标。自动状态（Auto)下与仪表扫宽（span)联动变化。Video BW Auto/Man 频谱分析仪视频带宽，1Hz50MHz/步进变化，对显示噪声有平滑作用。自动状态(Auto)下与RBW联动变化 VBW/RBW VBW和RBW联动变化的比值关系 Average on/off 频谱仪测试结果平均处理开关及
6、平均次数 Avg/VBW Type 频谱仪平均处理方式，会影响测量功率结果 Span/RBW RBW和扫宽联动变化的比值关系,BW/Avg,频谱分析仪操作菜单-基本参数设置,Sweep Time Auto/Man 频谱仪测量扫描时间，自动状态下与频谱仪Span,RBW,VBW设置有关。扫描时间设置会对信号幅度测量读数有影响 Sweep Single/Cont 仪表扫描方式，单次扫描/连续扫描 Auto Sweep Time Norm/Accy 扫描时间长度普通模式/高精度模式 Point 频谱分析仪测量点数，1018192 Segmented 频谱分析仪分段扫描功能,Sweep,频谱分析仪操作
7、菜单-高级参数设置,Auto All 将频谱仪Atten,RBW,VBW,Sweep time全部设为自动状态 FFT&Sweep 频谱测试模式，包含FFT和扫频式.扫频式（Sweep)适合宽频带测量要求。FFT适合在span10MHz,小RBW测试场合 PhNoise Opt 内部本振相位噪声优化模式控制 Detector 测量检波方式，会影响测试功率读数 Avg/VBW Type 频谱分析仪测量结果平均方式 ADC Dither 频谱分析仪ADC加扰功能开关 ADC Ranging 频谱仪ADC处理幅度调整原则,Auto Couple,频谱分析仪操作菜单-基本测量功能,Next Peak
8、仪表自动将Marker定位在当前扫宽范围幅度次大的信号上 Next PK Right 仪表自动寻找频率递增方向幅度次大 信号 Next PK Left 仪表自动寻找频率递减方向幅度次大 信号 Min Search 仪表自动将Marker定位在当前扫宽范围幅度最小的信号上 PK-PKSearch 显示所有信号峰峰值读数 MkrCF 将Marker对应信号移至仪表显示中央 Continuous PK on/off 峰值显示连续开关 Search Param 峰值信号搜索的原则,Peak Search,仪表自动将Marker定位在当前扫宽范围幅度最大的信号上,频谱分析仪操作菜单-基本测量功能,Sel
9、ect Marker 1,2,3,4 显示多个标识，用于信号读值测量 Normal 激活Marker用于单信号幅度/频率绝对参数测试 Delta 激活Marker用于两个信号幅度/频率差值参数测试 Delta Pair Ref/移动Delta Marker位置的方式（改变Ref 或Marker)Span Pair Span/center 设置Delta Marker测量的频率差值或中心值 Off 将Marker测量关闭 Select Marker 1,2,3,4 选择激活测量的Marker Marker Trace 1,2,3 选择激活Marker放置在不同测量轨迹线上 Readout 选择M
10、arker测量结果显示方式(频率/时间)Maker Table 将多个激活Marker测量结果同时显示 Marker ALL Off 将所有激活Marker测量关闭,Marker,频谱分析仪操作菜单-基本测量功能,Select Marker 1,2,3,4 选择激活Marker 测量功能 Marker Noise 噪声测量功能,精确测量噪声信号的功率谱密度指标 Band/Intvl Power 测量双Marker定义频率范围内信号功率和 Function off 关闭Marker测量功能 Marker Count 频率计数器功率,提高信号频率测量分辨率和精度,Marker Function,频
11、谱分析仪操作菜单-基本测量功能,Mkr CF 将Marker 对应信号移至显示中央频率位置 MKr CF step 将频率步进变化值设为与Marker 对应信号频率值相同 MKr Start 将Marker 对信号移至起始频率位置 MKr stop 将Marker 对应信号移至终止频率位置 MKr Ref Lvl 将Marker 对应信号移至参考电平位置,Marker,频谱分析仪操作菜单-高级测量功能,Meas Off 测量功能关闭,返回频谱测量状态 Channel Power 通道功率测量,用于调制信号功率测量应用 Occupied BW 信号频率占用带宽测量 ACP 调制信号邻道功率比测量
12、,可根据各种测试规范进行 Multi Carrier Power 多载波信号功率测量 Power Stat CCDF 信号功率变化统计特性测量,得到信号平均功率/峰值功率 Harmonic Distortion 信号谐波测量 Burst Power 脉冲调制信号包络参数测量 Intermod(TOI)交调性能测试 Spurious Emission 信号寄生杂散测试 Spectrum Emission Mask 信号频谱模板测试,MEASURE,频谱分析仪操作菜单-显示控制,Full Screen 仪表测试结果全屏显示 Display Line 设定幅度参考线，便于被测信号幅度判断 Limit
13、s 测试结果通过/不通过判断功能，极限值编辑 Title 频谱分析仪测量结果名称Preference 仪表显示栅格及标识的开关控制,Display,频谱分析仪操作菜单-输入/输出控制,Input Port RF/Amptd Ref:频谱分析仪测量对象RF：输入信号，Amptd Ref:仪表内部参考信号，用于仪表自校 RF coupling AC/DC RF输入信号耦合方式，交流/直流 交流耦合状态下，输入信号直流成份 100V 直流耦合状态下，输入信号直流成份 0.2V,Input/Output,频谱分析仪操作菜单-测量结果处理,Trace 1;2;3 频谱分析仪可同时显示3条测试曲线，测试曲
14、线名称 Clear Write 将当前选定的测量曲线激活，消除仪表内部显示缓存器内容 Max Hold 最大保持功能，频谱仪显示多次扫描结果中最大幅度结果，可用于漂移信号监视等应用 Min Hold 最小保持功能，频谱仪显示多次扫描结果中最小幅度结果 View 将频谱仪测量结果写入仪表内部缓存器或将存储内容调入显示，频谱仪显示为存储静止图形 Blank 清除选定曲线的显示,Trace/View,频谱分析仪操作菜单-仪表管理,Show Error 频谱仪出错信息 Power on/preset 仪表开机状态/复位状态设置 Time/Date 修改频谱仪显示时间 Alignments 频谱仪幅度自
15、校功能(Input设置为内部50M参考信号)Config I/O 频谱仪外设接口地址配置信息 Reference 频谱仪10M参考信号控制.内部/外部参考选择;内部参考输出控制,System,Show System 频谱仪基本信息,仪表串号;版本信息;选件配置;工作时间等 Show Hdwr 频谱仪内部硬件配置 Color Palette 频谱仪测量显示颜色配置 Diagnostics 仪表诊断 Restore Sys Defaults 恢复仪表系统配置文件 Licensing 频谱仪测量选件管理,Personality 频谱仪内置测量选件信息,频谱分析仪操作菜单,射频输入通过一个配备了 N
16、型阳头连接器的电缆，连接到被测设备（DUT）。它是交流耦合输入的。（注意：不要使输入端过载！为避免损坏仪器，直流输入电压为0。射频输入的最大连续功率为30 dBm(1 W)。,PF INPUT 50,PROBE POWER,AF OUT,频谱仪为有源探头和前置放大器提供了+15V 到12V 的电源电压和一个接地端。最大可用电流为140mA。该接口可以给Agilent 公司的高阻抗探头提供电源,配备了微型插头的耳机可以连接到音频输入端的阴型连接器。通过标记菜单或 MENU按键，可以设置输出电压（音量）,频谱分析仪显示屏,Ref：参考电平 Offset：参考电平偏置Att：设置的射频衰减 RBW：
17、设置的分辨率带宽VBW：设置的视频带宽 SWT：设置的扫描时间LIMIT CHECK：限值检查的结果,图形左边的状态显示指示出了任何不合规定的现象.,UNCAL：校正数据的功能被关闭了 打开校正数据功能 无可用的校正值 记录下校正数据 OVLD:输入混频器过载 增大射频衰减。IFOVL:输入混频器后面的中频信号通路过载 增大参考电平LOUNL:检测到仪器的频率处理硬件出现错误。EXREF:仪器被设置到一个外部参考，但是在参考输入端没有检测到信号。OVEN OCXO:参考频率尚未达到其工作温度。在电源打开之后几分钟，这条消息通常会消失。,第二章:频谱分析仪工作原理,信号的频域分析技术,FFT(快
18、速傅立叶变换),A,f,滤波器扫描测试,LCD shows full spectral display,扫频频谱仪,扫频式频谱仪组成框图,频谱分析仪组成-输入衰减器,中频放大器,输入衰减器,频谱分析仪内部输入衰减器和中频放大器保持联动关系，中频放大器自动补偿衰减作用，输入信号测量结果不会受衰减器设置的影响,频谱分析仪组成-混频器,RF,LO,IF,频谱分析仪组成-中频滤波器,中频滤波器,频谱分析仪显示,输入信号频率分布,中频滤波器带宽(RBW),频谱分析仪组成-检波器,检波器,bins,幅度,频谱仪对信号功率的测量过程,不同性质信号功率的测试结果与检波方式，平均方式有关,频谱仪检波方式,正峰值
19、检波：只取最大值负峰值检波：只取最小值采样检波：在每个进程的固定时刻对信号的瞬时值进行数字化。普通检波：同时借助于正峰值检波方式和负峰值检波方式的测量结果，运用一定的算法，用正峰值或者负峰值得到的数据作为检测结果。RMS 检波：又称为有效值检波或者均方根检波。在计算有效值时,所有采样点的数值均采用线性刻度。自动峰值检波:.平均值检波：.准峰值检波：.,频谱仪检波方式,表 1 对各种检波方式是否能够测试连续正弦信号、脉冲信号、随机干扰噪声信号及其测试效果进行了总结,频谱仪检波方式Averaging Detectors,功率测量显示由多个包络电平值的平均得到可减少显示信号的抖动，扫描速度越高，平均
20、效果越明显适合于ACPR及通道功率指标测试,Average,不同平均处理的过程,0 dBm,6 dBm,1 mW,4 mW,Log 平均与功率平均 结果不相同 窄VBW及trace平均为 Log 平均，测量时变信号时存在误差 RMS 检波等效为功率平均,视频平均处理（Video Averaging）=(Avg P1+P2+P3.)“对数值的平均处理”功率平均处理（Power Averaging）(也称为均方根检波方式 RMS)=(logAvg 10 P1/10+10P2/10+10P3/10.)“平均结果的对数处理”,Log 平均 结果=3 dBm=(0 dBm+6 dBm)/2功率平均 结果
21、=3.98 dBm=(1 mW+4 mW)/2=2.5 mW,被测信号,不同平均方式对噪声信号测试的影响,dB 和dBm,频谱分析仪组成-视频滤波器,视频滤波器,视频滤波前测试显示结果,视频滤波后测试显示结果,频谱仪的可变测量点数功能,可变测量点数:2 to 8192 points对测试速度无影响,频谱仪 分段扫描功能（Segment Sweep）,技术小结,完成频谱分析有：扫频式和FFT两种方式；FFT适合于窄分析带宽，快速测量场合；扫频方式适合于宽频带分析场合；,第三章:频谱分析仪性能指标,工作频率范围频率分辨率(分辨频率间隔信号能力),频谱分析仪基本性能指标,频率幅度,测量动态范围,内部
22、失真(测量大信号能力)灵敏度(测量小信号能力),测试精度测试速度,频谱仪频率测量范围,测量信号高次谐波成份,PSA系列,频率分辨率,.,3 dB,3 dB BW,LO,混频器,中频滤波器/分辨滤波器,扫描控制器,检波器,输入信号,Display,RBW,影响频谱仪频率分辨率性能的因素,RBW,本振寄生调频,本振相位噪声,中频滤波器矩形系数,RBW 是中频滤波器 3dB 带宽,60 dB BW,3 dB BW,滤波器矩形系数=,单点频信号在频谱上测试显示结果为中频滤波器的频响形状,RBW 对频谱仪分辨率的影响,.,中频滤波器矩形系数影响 频谱仪对不等幅信号的分辨能力,10 kHz,RBW=10
23、kHz,RBW=1 kHzSelectivity 15:1,10 kHz,distortion products,60 dB BW=15 kHz,7.5 kHz,3 dB,60 dB,本振寄生调频对测量的影响,频谱仪本振相位噪声对测量的影响,本振相位噪声在频域上表现为信号频谱噪声边带,频谱仪本振相位噪声对测量的影响,RBW设置会影响频谱仪测试速度,Swept too fast,当滤波器带宽小时,其响应时间会相应变长,频谱仪的测试速度,Frequency Span,100,1k,10k,100k,1M,10M,100M,1G,10G,100G,1m,100,Acquisitiontime,Mea
24、surementCycle Time,10m,0.1,1,10,FFT,Swept,Comp.overhead,LO hoppingand switching,0.8 RBW2RBW settling,LO sweeprate limit,LO retrace,system overhead,采用数字滤波器和FFT 技术来提高小RBW 状态下的测试速度,频谱仪测试灵敏度,频谱仪内部混频器及各级放大器会产生噪声,通过检波器会反映为显示白噪声电平(DANL),频谱仪噪声对输入信号功率测试的影响,修正参数,powers=powers+n-powern mW,频谱仪显示信号=输入信号+内部噪声,影响频
25、谱仪灵敏度的因素-衰减器设值,衰减器设值大噪声电平高,20dB10dB0dB,影响频谱仪灵敏度的因素-衰减器设值,为保证正确测量信号电平，频谱仪内部衰减器和中频放大器联动工作,影响频谱仪灵敏度的因素-RBW,10kHz RBW3kHz RBW1kHz RBW,噪声电平随RBW 按,规律变化,影响频谱仪灵敏度的因素-VBW,VBW影响显示噪声电平的方差，减小VBW得到其平均值减小VBW有利于噪声背境下CW信号检测,最小RBW设值最小衰减器设值减少VBW前置放大器(增益噪声系数）,提高频谱仪灵敏度的技术方法,频谱分析仪对噪声信号的测量方法,功能自动设置频谱仪检波方式为:Power Avg进行功率平
26、均处理及带宽归一化,Maker Noise,频谱分析仪正确测量信号相位噪声的方法,100kHz,频谱分析仪性能指标-内部失真,三阶交调测试,各次谐波测试,-50 dBc,-50 dBc,-40 dBc,频谱分析仪典型测试应用,频谱分析仪产生内部失真的原因,混频器及其它处理过程的非线性作用,频谱分析仪测量精度,全数字中频放大及对数运算电路全数字中频滤波器内部标准校准信号,频谱仪确定信号频率的过程,SweepGen,输入,中频滤波,检波,本地振荡器,Mixer,滤波其,LogAmp,参考晶振,视频滤波,D/AA/D,频谱仪测量信号幅度的过程,频率响应误差刻度保真度误差中频误差输入衰减器误差RBW转
27、换误差预选滤波器跟踪误差,频谱仪幅度测量 的误差项目：,频率响应误差,+2 dB,频率响应误差产生的原因,所有RF，MW 元件和输入衰减器及接头存在频率响应不同的问题，频率段切换时，存在频率响应不同问题。,刻度保真度误差,刻度保真度误差产生原因：对数放大器 线性检波器线性ADC 电路线性发生刻度包真度误差的场合：在参考电平相同时，信号处在不同电平处。,中频增益误差,中频增益误差产生原因：中频电路（中频放大；中频衰减）不确定度 发生中频增益误差的场合参考电平设置不相同时,提高频谱仪幅度测量精度的方法,内部自校设置参考电平，使信号尽量接近参考电平位置频响误差修正,技术小结,扫频式频率分析仪分析频率
28、范围由本振范围决定；扫频式频率分析仪频率分辨率与中频率滤波器和本振有关；扫频式频率分析仪分析灵敏度与中频率滤波器；衰减器设值；视频滤波器和本振有关；扫频式频率分析仪分析内部失真与混频器工作电平，中频放大器性能有关；扫频式频率分析仪衰减器设置在灵敏度指标和内部失真指标间折。通过改变衰减器设置可判断频谱分析仪测试结果的真实性；扫频式频谱仪测量功率结果与其检波方式和平均方式有关。,测试中可通过减小RBW来提高频率分析分辨率测试中可通过减小RBW；VBW，衰减器设值和前置放大来提高分析灵敏度测试中可通过减小混频器工作电平（增加衰减器设值）来减小内部失真,第四章:频谱分析仪测量应用,频谱仪 测试功能,M
29、easure,Meas Setup,+,信号频谱占用带宽测量,测量正弦信号,利用频谱分析仪可处理的、最常见的测量任务之一是确定信号的电平和频率。在下面的例子中，使用了一个信号发生器作为信号源。,测试设置：把信号发生器的射频输出端连接到频谱仪的射频输入端 信号发生器设置：频率：128 MHz 电平：30 dBm,步骤,1.开机自检 按下 system（系统）Alignment(校准)-align now(现在校准)（若自动校准功能打开，通常会听到“喀嗒声”里面电路由继电器控制）2.把被测信号连接到仪器前端面板上的RF INPUT 输入端。3.设置显示频率范围,先按“Frequency”键，再输入
30、相对应的数字，再按单位键。设置中心频率128MHz 4.设置振幅 先按“Amplitude”键，再输入相对应的数字，再按单位键。测试信号约-30dBm，则设置-10dBm为最高峰值5.设置仪表的测试频宽 按“BW”键，再按“RBW(Auto自动/manu手动)”，选择自动或手动模式（测试点带宽），“RBW”表示射频测试点带宽；按“VBW(Auto自动/manu手动）”，选择自动或手动模式（显示点带宽），“VBW”表示测试显示带宽,6.设置频率跨度 按下“Span”键,再输入相对应的数字，再按单位键.这里设置1MHz 7.使用标记测量电平和频率，并从屏幕读取结果。按下MKR 键。标记激活，并自动设置在迹线的峰值处。标记测量出的电平和频率值显示在屏幕顶部的标记域里。这些都可认为是测量结果。M11 30.00 dBm128.000000000 MHz 标记域的头部指出了标记的编号（标记 1）和标记定位的迹线（1=迹线1）,Thanks,
