频谱仪基础、原理及主要指标

1、RIGOL TECHNOLOGIES, INC.频谱仪原理及主要指标RIGOL目录频谱仪基础频谱仪基本原理及主要指标信号分析的两种手段信号分析的两种手段示波器示波器频谱仪频谱仪时域分析时域分析：信号周期信号周期相位分析相位分析边沿测试边沿测试峰值电压峰值电压多信号比对多信号比对频域分析频域分析：信号频率信号频率谐波分量谐波分量信号功率信号功率寄生、交调寄生、交调信号边带信号边带FFT?频谱分析仪基础频谱分析仪频谱分析仪 & 示波器示波器：1.更高的灵敏度：1mV VS 0.01uV2.对于信号失真更容易测试3.更高的动态范围（同时测试最大信号和最小信号）4.更宽的测量频率范围 什么是频

2、谱分析仪频谱分析仪工作原理u按工作原理分类按工作原理分类 傅立叶频谱分析仪 扫频式频谱分析仪ADC频谱分析仪基础一应用PowerFrequency频谱分析仪基础-市场示波器示波器34%频谱分析仪频谱分析仪17%信号发生器信号发生器16%万用表万用表13%网络分析仪网络分析仪8%逻辑分析逻辑分析6%其他其他, 6.20%通用电子测试测量仪器占比通用电子测试测量仪器占比频谱分析仪基础-潜在客户 广播、电视通讯管理、运营、设备制造等研究所、研究中心检测中心、计量中心、认证机构环境检测站手机、呼机制造商射频器件制造商、用户高校实验室 电视台、卫星接收设备制造商 安全部门、考试现场有线电视的安装维修有线

3、电视的安装维修蜂窝电话系统蜂窝电话系统数字移动通信领域，例如数字移动通信领域，例如TDMA,CDMA等等EMC测试测试频谱监控应用频谱监控应用手机、呼机产线及维修手机、呼机产线及维修射频元件测试射频元件测试教育科研教育科研卫星接收卫星接收安全领域的监听安全领域的监听频谱分析仪基础-终端用户分析通讯通讯46%航天、国防、军事航天、国防、军事24%电子厂商电子厂商17%工业电子、工业电子、 汽车汽车8%其他其他5%终端用户百分比终端用户百分比Data source: World General Purpose Test & Measurement Equipment MarketsFros

4、t and Sullivan, 2005DSA频谱仪基本原理ADCDSA频谱仪基本原理信号时域图信号频域图1GHz100kHz载波为1GHzDSA频谱仪基本原理经混频和滤波后，仍为调幅信号，但频率已改变。25MHz100kHz载波变为25MHzADC经ADC采样变为数字信号DSA频谱仪基本原理ADCRBW (Resolution BandWidth)将带外的频率成分滤除。RBW带宽设置为10K25MHz100kHzDSA频谱仪基本原理ADCDSA频谱仪基本原理ADCDSA频谱仪基本原理为了使噪声曲线平滑，在检波之后，放置了一个低通滤波器，即视频滤波器。ADC视频检波器作用：得到屏幕迹线上当前频

5、点的幅度值。1GHzDSA频谱仪基本原理ADC本振的作用：以一定的步进完成当前设置的扫宽内频率点的扫描，从而得到当前频段的谱图。DSA频谱仪基本原理DSA频谱仪基本原理20.4MFAAFfs=1GHzFAStartFreqStopFreq4.4714GHz4.4814GHz4.4764GHzStartFreqStopFreq1GHz0.995GHz1.005GHzFAStartFreqStopFreq15.4MHz25.4MHzIF Signal频谱仪主要性能指标分辨率分辨率带宽带宽显示平均显示平均噪声电平噪声电平相位噪声相位噪声全幅度全幅度精度精度分辨率带宽RBWRBWRBW（R Resol

6、ution esolution B BandandW Widthidth）是中频滤波器）是中频滤波器3dB3dB带宽，单点频信号在频谱仪上显示结果为中频带宽，单点频信号在频谱仪上显示结果为中频滤波器的频响形状。滤波器的频响形状。分辨率带宽RBWRBWRBW影响频谱仪分辨频率邻近的影响频谱仪分辨频率邻近的两个等幅两个等幅信号信号矩形系数影响频谱仪对不等幅信号的分辨能力矩形系数影响频谱仪对不等幅信号的分辨能力频谱仪主要性能指标分辨率分辨率带宽带宽显示平均显示平均噪声电平噪声电平相位噪声相位噪声全幅度全幅度精度精度显示平均噪声电平DANLDANLDANLDANL：D Displayed isplay

7、ed A Average verage N Noise oise L LevelevelDANLDANL与当前选择的与当前选择的RBWRBW的设置相关。的设置相关。相差10dB相差10dBRBW为1KHzRBW为10KHzRBW为100KHzdB显示平均噪声电平DANLDANLDANL与当前选择的与当前选择的衰减器衰减器以及以及预放预放的设置相关的设置相关打开PA，衰减为0dB关闭PA，衰减为0dB关闭PA，衰减为20dBdB显示平均噪声电平DANL 发射机输出功率及通信距离测试发射机输出功率及通信距离测试 高高灵敏度，优秀的前置放大器增益灵敏度，优秀的前置放大器增益理想理想DANL(温度温度

8、290K)： - 174 dBm高灵敏度能有效提高测量小信高灵敏度能有效提高测量小信号的能力号的能力显示平均噪声电平DANL频谱仪主要性能指标分辨率分辨率带宽带宽显示平均显示平均噪声电平噪声电平相位噪声相位噪声全幅度全幅度精度精度相位噪声Phase NoiseOffset10kHzRBW 100HzMarker-75dBcPhase Noise= Marker-10log(RBW/Hz)=-75dBc 10log(100Hz/Hz)=-75dBc 10log102= -95dBc/Hz 10kHz产生：产生：内部本振信号稳定度内部本振信号稳定度表示：表示：通常通常用用10kHz10kHz偏移处归一化到偏移处归一化到1Hz1Hz处处的相对幅度表征的相对幅度表征。影响：影响：对近旁小信号的分辨。任何情况下，相噪都是频谱仪分辨不等幅信号能力的最终限制因素对近旁小信号的分辨。任何情况下，相噪都是频谱仪分辨不等幅信号能力的最终限制因素频谱仪主要性能指标RBWPhase NoiseDANL频谱仪主要性能指标分辨率分辨率带宽带宽显示平均显示平均噪声电平噪声电平相位噪声相位噪声全幅度全幅度精度精度全幅度精度Total Amplitude Accuracy衰减器切换误差衰减器切换误差频率响应频率响应内部校准信号误差内部校准信号误差RBWRBW切换误差