《频谱仪的使用》PPT课件.ppt

测试仪表的使用 频谱分析仪介绍 质检部 2004-1-18 频谱分析仪介绍 1.基本原理 2.使用操作 3.注意事项 4.基本指标的意义及测试连接 5.直放机、干放等基本指标参数 1.1 基本原理 任何 一个电 信号经 傅里叶 变换后 ，分解 成不同 的频率 分量。 基波、 各次谐 波等。 1.2 什么是频谱分析仪？ 频谱分析仪是在频域 中用图形表示信号的 幅度为频率的函数， 横轴对应频率，纵轴 对应功率电平。 频谱分析仪能把复合 信号的频率成分分开 ，每个频率对应的功 率电平被显示。 PdBm=10lgP(mW)/1mW 1.3 频谱分析仪常用来测量 调制 噪声电平 失真 直放机的增益 最大输出功率 信号强度 三阶互调 1.4 频谱分析仪内部方框图 1.5 混频器 本振信 号 输入信 号 混频后 变为中 频信号 1.6 中频滤波器（RBW） 混频后输出 信号经中频 滤波器滤波 。 中频滤波器 的带宽影响 信号的分辨 率，故又称 为分辨率带 宽RBW 1.7 RBW-分辨率带宽 分辨率:把信号 从最邻近的信 号中区分开来 的能力,由其IF 带宽决定。 一般设置 HP8594E RBW=300KHz HM5014： RBW= 400KHz HM5014-2: RBW= 1000KHz 1.8 寄生调频与相位噪声的影响 RBW越小,分辨 率越高.似乎无限 地降低IF带宽,分 辨率将无限提高, 这是一种谬论. 因为边带噪声,寄 生FM等影响分 析仪的稳定度,IF 带宽存在一个实 用的极限. 带宽越窄,扫描 时间越长. 1.9 检波器 滤波后的信 号经过检波 器检波。 通常的三种 检波方式： 正极性（取最 大值） 负极性（取最 小值） 采样（取采样 的最后一个值 ） 1.10 视频滤波器（VBW） 检波之后 信号经过 滤波器， 称为视频 滤波器 VBW VBW的作 用： 平滑噪声 更容易观 察小信号 1.11 其它部件： 本振、扫频发生器、LCD显示 本振: 提供基准信号 扫频发生器： 横轴频率扫描 CRT/LCD显示： 最终的测量信 号显示 1.12 跟踪源 跟踪源： 同步扫频信号输 出的扫频信号源 。 跟踪源信号常用 来测试： 增益 带宽 带外抑制 1.13 各部件是怎样一起工作的？ 2.1 使用操作 目前公司主要的频谱分析仪类型有： HAMEG德国惠美公司的 HM5014 HM5014-2 HP美国惠普公司（现在的安捷伦公司） HP8594E HP8595E LG韩国现代 SA 7270 2.2 HP面板简介 前面板： 主要功能： 频率frequency 幅度amplitude 扫描带宽span 控制功能 RBW 扫描时间 VBW 数字键 RF输入端 RF输出端 CAL输出 2.3.1 HM5014面板简介 2.3.2HM5014面板简介 2.3.3HM5014面板简介 2.4 HM5014-2面板简介 2.4.2HM5014-2面板简介 2.4.3HM5014-2面板简介 2.5 显示界面 横轴显示频率 SPAN扫描跨度，可在 SPAN=50MHz,+-键设 置 也可起始频率、终止频 率、中心频率设置。 纵轴显示电平幅度（功率 ） 顶部为参考电平线，如 果设置为10dB/div，则 每下降一格，降低 10dB. 内部衰减器的设置与参 考电平的设置相关。 可设置10dB/div或 5dB/div 2.6 HP8594/5E操作界面 2.7 HP8594E主要键功能（一 ） Frequency: center freq. start freq. stop freq. Ct step Auto man,Freq.offset Band lock Span: span,span zoom, full span, zero span, last span,peak zoom Amplitude:Ref level , ATTEN Auto Man, Scale Log/Lin, more 1/3- Max mxr lvL,Amptd units,external Preampg,input z 5075 Ref lev offset, more 2/3 - couple AC DC 2.6.2HP8594E面板简介 2.8 HP8594E主要键功能（二 ） WINDOWS-分屏显示 on next zoom Marker: MKR : marker narmal , marker ,marker Amptd,select 1 2 3 4, marker 1 on off,more 1 of 2- marker trace Auto ABC ,marker read F T I P MKR : CF , REF Lvl, cf step, span, minium MKR FCTN:Trace on off,mak count on off,mak table on off, mk noise on off,mk pause on off Peak search: mak cf,mk ,next peak,next pk right,next pk left,more1of 2 2.9 HP8594E主要键功能（三 ） Control: Sweep:swp time auto man,sweep cunt sgl,gate on off, gate countrol BW :Res BW,Vid BW ,VBW/RBW ratio,Vid avg on off Trig: sweep cont sgl,free Run,Video Line Auto Couple:Auto all,RBW auto man,VBW auto man,SWP auto man, CF auto man Trace: clear write A,max hold A,view A,blank A,TraceABC Display:Hold,Dsp line on off,chang title,limit lines,analog on off more 1of 2 2.10 HP8594E主要键功能（ 四 ） Instrument state: PRESET CONFIG MODE SAVE RECALL CAL:CAL freq and amptd,cal freq,cal Amptd,cal YTF,cal store, more 1 of 4- more 2 of 4 -cal TRK Gen AUX corl:（辅助控制）track Gen power on off COPY: Meas user SGL swp 2.11 HP8594E操作手册 1.开机: 按左下角LINE键.关机,则再按一次. 开机会出现“OVEN COLD“,表明需要预热. 2 频率设置: 按FREQENCY选择测量的中心频率CENTER FREQ ,按SPAN选择带宽或STARE FREQ选择起始频率,STOP FREQ选择终止频率.一般来说,CENTER FREQ选 902.5MHz或944.5MHz. 3.SPAN选择: 按SPAN选择测量显示带宽,同时可配合STEP及上下箭头键改变显示带宽.一般来说, 测量 增益时,SPAN=50MHz,测量噪声电平 时,SPAN=30MHz. 4. 幅度设置: 按AMPLITUDE选择测量参考电平的设置REF LVE,内部衰减的自动与手动选择 ATTE AUTO MAN,显示刻度为对数或线性. 一般选择为对数LOG显示. 在MORE 1 OF 3选项下,REF LVE OFFSET可选择参考电平的偏置.假设INPUT 端外接30dB衰减器,则将REF LVE OFFSET设置为+30dBm,则测量读数中已将外接 的衰减器计算在内,为测量带来方便. 一般开始将REF LVE 选择+20dBm或+30dBm,然后根据显示的信号,逐渐降低 REF LVE,直到信号显示在参考电平下一格为宜. 2.12 HP8594E操作手册 5.跟踪源输出电平: 选择仪器右边上面AUX CTRL,再选TRACK GEN,之后选SRC PWR ON OFF, 屏幕显示SRC POWER -10dBm.即TG输出为-10dBm.改变数值即可改变TG输出值. 请注意:TG输出范围为-66dBm至-1dBm.如果需用-60dBm输出, 建议设置为-30dBm输出,然后在RF OUT端口外接30dB衰减器. 这样做可以保护仪器,防止被意外的反向功率击坏. 6.改变RBW,VBW等参数: 按BW 键,出现RES BW AUTO MAN,VID BW AUTO MAN,按相应键 可选择RBW,VBW设置为自动匹配,手动选择,及设置相应的值. 一般设置为RBW=300KHz,#VBW=3KHz(前面#号表示为手动). 7.读数MARKER: 按MKR出现MARKER NORMAL为一般读数,显示测量值.如果选 MARKER,出现两次读数差值.转动旋纽,屏幕右上角显示两个测量点的频率偏差, 幅度相差值. 选择PEAK SEARCH可寻找波峰, 选择MKR-出现标记-中心频率,标记-参考电平等. MARKER FCTN选择一些轨迹功能. 2.13 HP8594E操作手册 .校准: 校准频率与幅度:将CAL OUT 与INPUT端口短接,按CAL键, 再选择CAL FREQ 下行：935-954MHz EGSM900应满足：上行：885-909MHz;下行：930-954MHz 以 GSM900为例：上行从899.5MHz至890或909 MHz的增益下 降不大于2dB. 带内平坦度：有效工作频带内不同频率上最大和最小输 出信号 之差。用dB表示。要求带内平坦度3dB。 带外抑制:从中心频率点至被测频率点处的增益下降量。 用dB表示。 4.7 带宽、带内平坦度、 带外抑制的测量 测试连接图与增益 测试相同。 从中心频率点至测 试点的增益下降量 。 4.8 基本指标的意义及测试 噪声电平：没有输入信号时，直放机在频谱仪上显 示的输出电平,即底噪声。 噪声系数：定义为输入端载频信噪功率比除输出端 中频信号噪声功率比。NF=(PSi/Pni)/(Pso/Pno) 噪声系数用噪声系数仪HP8970B测量。 注意：工程上噪声电平的测量需断开输 入信号。 4.9 工程中上行噪声电平的检测 施主天线 覆盖天线 环行器或耦合器 待测直放机 衰减器 频谱分析仪 4.10工程中下行噪声电平测试 施主天线 覆盖天线 环行器或耦合器 被测直放机 衰减器 频谱分析仪 4.11 基本指标的意义及测试 互调：多个信号加到非线性器件上，产生的新的频 率成分。其中最严重的是三阶互调。 假设放大器的非线性可用幂级数表示： i=a0+a1V+a2V2+a3V3+. 设作用于放大器的信号是： V=AcoswAt+BcoswBt+CcoswCt i=直流项+基频项+2次项+3次项，其中3次项有： 3/4a3A2Bcos(2wA+wB)t+cos(2wA-wB)t+3/4a3AB2cos(2wB+wA)t+cos(2wB-wA)t+ 不难看出， 2wA-wB，2wB-wA， 2wA-wC， 2wC-wA， 2wB-wc的3阶互调产物在 wA wB wC附近，难以用选择性电路滤除，易构成互调干扰。 由此看出，三阶互调干扰有2信号三阶互调和3信号三阶互调：2A-B，A+B-C 按同样的数学分析方法，将5次幂展开并整理，有5阶互调：3A-2B，3A-B-C等。 4.12 三阶互调的测试 连接图 P dBm IM3 2f1-f2 f1 f2 2f2-f1 f 通常设置： SPAN=5MHz f2-f1=1MHz 信号源1 信号源2 合路器 直放机 衰减器 频谱仪 4.13 工程中收发信隔离度的测试 为防止收发信天线自激，要求 收发信隔离度I 直放站实际工作增益G+10dB 施主天线 覆盖天线 RF INPUT 隔离度I=PT-PR 频谱分析仪 输入信号PR +20dBm信号 源输出PT 4.13 端口驻波比及测试 端口输入驻波比SWR：传输线上相邻波腹点和 波谷点电压振幅之比。 SWR=Vmax/Vmin 要求SWR1.5 工程上测试SWR用仪表SiteMaster,天馈线测试仪 。 实验室测试SWR用仪表HP8713C，网络分析仪 。 5.1 常用直放机的测试 室外选带机 基本指标参数 890-909/935-954MHz 型号SF900ECM-1 SF900ECM-2SF900ECM-3 增益85dB85dB85dB 上行功率 30dBm30dBm36dBm 下行功率 37dBm40dBm43dBm 噪声电平 -30dBm-30dBm-30dBm 5.2 常用直放机的测试 室外选带机 基本指标参数885-909/930-954MHz 型号ESF900ECM-1 ESF900ECM-2 ESF900ECM-3 增益85dB85dB85dB 上行功率 30dBm30dBm33dBm 下行功率 37dBm40dBm43dBm 噪声电平 -30dBm-30dBm-30dBm 5.3 常用直放机的测试 室内选带机 基本指标参数 890-909/935-954MHz 型号SF900ICM-1SF900ICM-2SF900ICM-3 增益70dB70dB70dB 上行功率 20dBm20dBm20dBm 下行功率 30dBm33dBm37dBm 噪声电平 -43dBm-43dBm-43dBm 5.4 常用直放机的测试 室内选带机 基本指标参数885-909/930-954MHz 型号ESF900ICM- 1 ESF900ICM-2ESF900ICM- 3 增益70dB70dB70dB 上行功率 20dBm20dBm20dBm 下行功率 30dBm33dBm37dBm 噪声电平 -43dBm-43dBm-43dBm 5.5 常用直放机的测试 室外选频机 基本指标890-915/935-960MHz 型号GF900EQM- 1 GF900EQM-2GF900EQM- 3 上行增益 82dB82dB82dB 下行增益 85dB85dB90dB 上行功率 30dBm30dBm30dBm 下行功率 3740dBm43dBm 5.6 常用直放机的测试 室外选频机 基本指标885-915/930-960MHz 型号EGF900EQM -1 EGF900EQM- 2 EGF900EQM -3 上行增益 82dB82dB82dB 下行增益 85dB85dB90dB 上行功率 30dBm30dBm30dBm 下行功率 3740dBm43dBm 5.7 常用直放机的测试 室内选频机 基本指标885-915/930-960MHz 型号EGF900IQM -1 EGF900IQM- 2 EGF900IQM -3 上行增益 6