频谱仪基本原理PPT课件

1、1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作1、频谱仪基础 8、频谱仪基本使用第1页/共42页 频谱仪发展史 频谱仪主要用途粗略扫中频的频谱监视器扫本振的全景接收机智能频谱分析仪多功能频谱分析仪高性能频谱分析仪微波通信网络雷达、导航、电子对抗频率管理信号监测第2页/共42页 信 号 时域分析 频域分析信号周期升降沿峰值电压信号频率谐波分量信号功率寄生、交调信号边带第3页/共42页第4页/共42页 动态信号分析仪 频谱分析仪 信 号 频 谱 分 析X(nT)X(t)S(t)ttt(b) 取样函数(c) 取样

2、波形(a) 时域波形T = 1 / fSADCFFTfS输入显示器处理器 数字滤波器 模数转换器取样器衰减器 模拟滤波器窗口V2V3V1f2f1fs3fs2fs1第5页/共42页1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作 2、频谱仪基本概念 8、频谱仪基本使用第6页/共42页f(a)(b)(c)输入频谱屏幕谱线形状分辨力太低图形 分辨率 灵敏度 频谱仪的常以来表示 Pin = -174dBm + fdB+10logB fdB 整机的噪声系数 B 接收机的3dB中频带宽 扫 速PEAKLOG10dB/RE

3、F 0 dBm ATTEN 10dBCENTER 300MHz SPAN 500kHz#RES BW xx MHz #VBW xxMHz SWP xx msec 当VBWRBWVBWRBW时：ST KST K* *SPAN/SPAN/（RBWRBW）2 2当VBWRBWVBWRBW时：STKSTK* *SPAN/SPAN/（RBWRBW* *VBWVBW）同步调谐滤波器 K2.5数字滤波器 K1第7页/共42页 信号失真 动态范围 功率 (dB) f 2f 3fD2D3D功率(dB)2f1-f2 f1 f2 2f2-f12D3D3D2D (a) 二阶失真（ b 三阶失真304050607080

4、90-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10动态范围dBc混频器输入电平二阶失真三阶失真噪声电平(1kHz)PEAKLOG10dB/REF -40dBm ATTEN 10 dBCENTER 300 MHz SPAN 500 MHzRES BW 1 MHz VBW 1 MHz SWP 50 msec 中频信号频谱仪经包络检波器后有四中视频检波方式ROSENFELL检波负峰值检波正峰值检波取样检波 视频检波第8页/共42页 预 选 器 时 间 门预选器的特点： 预选器为带通滤波器，其3dB带宽为定值，但中心频率是随流过自身的电流来改变的，频率 范围为2GHz26.5GHz。它与本振同

5、步调谐，对带外和镜像响应有很好的抑制，达到对被测信号的预选的目的。复合信号触发信号时间门实测谱线第9页/共42页1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作 3、频谱仪原理实现 8、频谱仪基本使用第10页/共42页 第一变频器 第三变频器第二 变频器F1IFF2IFF3IFFRF 射频衰减器F1lo 第一 本振YTOYTF 带宽滤波器 对数放大器LOG扫描斜波发生器检波器显示器 低通滤波器 低通滤波器 带通滤波器 步进放大器MXR1MXR2第11页/共42页 频率读出准确度 开环本振频谱仪 锁频本振频谱仪

6、 合成本振频谱仪 信号分辨率带宽 LC 滤波器 晶体滤波器 有源滤波器 数字滤波器第12页/共42页1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作 4、频谱仪基本指标 8、频谱仪基本使用第13页/共42页产品型号生产厂家频率范围频率读出分辨率带宽噪声边带显示范围频率响应噪声电平卡读写器功能扩充 AV4031 电子第41所50kHz22GHz5MHz1kHz3MHz -95dBc/Hz 80dB2dB -107dBm 无 无 HP8593E 美国HP公司 9kHz22GHz510Hz 1GHz处30Hz3MH

7、z -105dBc/Hz 80dB1.5dB -127dBm 有 有 AV4032 电子第41所 9kHz26.5GHz510Hz 1GHz处 30Hz3MHz -105dBc/Hz 80dB 1.5dB -125dBm 有 有 AV4033 电子第41所 9kHz26.5GHz10Hz 1GHz处 1Hz3MHz -113dBc/Hz 100dB 1.5dB -140dBm 无 无第14页/共42页1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作 5、频谱仪基本测量 8、频谱仪基本使用第15页/共42页基础

8、测量被测量信号的频率被测量信号的功率 基础：对被测信号自身应有一定的了解。 一般：对被测信号应知道所在的频段范围内。 高级：对被测信号一无所知。直接设置设置测量范围大范围内搜索第16页/共42页调制信号测量调幅信号调频信号脉冲信号扫频测量时域测量FFT变换频域测量BesselBessel函数法函数法HaberlyHaberly法法窄带测量宽带测量第17页/共42页D dBfmfcMARKERD1.0 kHz-26 dBAM%=20010-（DdB/20） 扫频方法测量调幅信号调幅信号第18页/共42页 时域方法测量调幅信号调幅信号TMARKERMARKERD10msec1.00 xDEmaxE

9、min5.00ms.818 X 最宽的分辨带宽 最宽的视频带宽 线性方式显示 零扫宽第19页/共42页 FFT FFT变换测量调幅信号调幅信号 fmDdBMARKER D1kHz-26dB第20页/共42页 频域法测量调频信号调频信号MARKERD1.0 kHz-40dB第21页/共42页 BesselBessel函数法测调频信号函数法测调频信号调频信号MARKERD100Hz第22页/共42页 HaberlyHaberly法测宽带调频法测宽带调频调频信号n+1nn-139.76mv 85.7mv 99.88mv123Vn+1VnVn-1按照规则计算宽带调频参数： 寻找三个邻近边带，其幅度随距

10、载波愈远而依次减小 对数方式，用电压单位 从离开载波算起确定N值，第一对边带N=1，第二对N=2 = 2 n V n /(V n-1+V n+1)第23页/共42页脉冲调制窄带测量脉冲调制窄带测量脉冲调制信号RBWPRF T=1主瓣宽度2主瓣宽度第25页/共42页1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作 6、频谱仪误差分析 8、频谱仪基本使用第26页/共42页 频率准确度 频率参考的稳定度和准确度 本振的线性度 扫描时间准确度 中频带宽滤波器的中心 剩余调频 显示分辨率第27页/共42页 幅度准确度

11、标度准确度 输入衰减器准确度 参考电平准确度 频响平坦度 分辨带宽切换误差 预选器（YTF）跟踪 各种失真第28页/共42页1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作 7、频谱仪基本操作 8、频谱仪基本使用第29页/共42页ab不同分辨率带宽区分等幅信号 f1 f2 第30页/共42页分辨带宽区分大、小信号kakah f1 f2第31页/共42页 用频率跟踪减小扫宽 MKR-TRK 300.0015 MHz REF .0 dBm ATTEN 10 dB -20.04 dBmPEAKLOG10dB/WA

12、SBSC FC CORR CENTER 300.0015 MHz SPAN 200.0 kHz #RES BW 3 kHz VBW 3 kHz SWP 100 msec SPAN 200 kHz 第32页/共42页频标比较信号MARKER D150MHz-25 dB第33页/共42页 8、频谱仪基本使用1、频谱仪基础 2、频谱仪基本概念 3、频谱仪原理实现 4、频谱仪基本指标 5、频谱仪基本测量 6、频谱仪误差分析 7、频谱仪基本操作 8、频谱仪基本使用第34页/共42页 显示器 键盘开关亮度调节声音调节 存储 卡口信号输入校准输出跟踪源 输出梳状波 输出电源指示前面板示意图第35页/共42页

13、外接键盘GPIB 接口电源风扇信号输入输出后面板示意图第36页/共42页*服务请求日期时间参考电平轨迹状态中心频率扫频宽度分辨带宽视频带宽扫描时间频标 激 活 功 能菜 单 区检波方式标度扫描触发 外键盘命令轨迹屏幕标题内置衰减器前置放大器幅度偏移显示线平均次数校准因子门限线频率偏移屏幕注释激活功能区显示器注释说明第37页/共42页CENTER FREQ10:00:00 JUY 15 1998REF 10.0 d BmWA SBSC FSCENTER 300.0 MHzSPAN 200.0 MHzRES BW 1 MHzVBW 300 kHzSWP 20 msecMKR-TRK 3 00.00

14、MHz -20.15dBm*SQR 110 CENTER 300.0 MHz PEAKLOG10dB/ACORREXTERNAL KEYBOARDSCRREN TITLEAT 10 d BPG 10.0 d BOFFST10.0dBDL-5.0dBmAVG100TH-70.0dBmOFFSET 100.0 MHz START FREQ STOP FREQ CF STEPAUTO MAN FREQOFFSET BAND LOCK显示器全貌显示第38页/共42页设置区窗口区控制区状态区 F FR RE EQ QU UE EN NC CY Y O ON ND DI IS SP PL LA AY Y

15、T TR RI IG G C CO ON NF FI IG G A AM MP PL LI IT TU UD DE E Z ZO OO OM M B BW W/ /S SW WP P M MK KR R C CA AL L C CO OP PY Y S SP PA AN N N NE EX XT TT TR RA AC CE E A AU UT TO O M MO OD DE EP PE EA AK K MKR FCTN MEAS USER AUX CTRL SAVERECALL按键说明第39页/共42页 MKR MARKER NORMAL MAKER D D SELECT 1 2 3 4 MAKER ON OFF Mark Menus More 1 of 2 MAKER AMPTDMK TRACEAUTO ABC MK READ F T I P MARK ALL OFF More 2 of 2 MARKER CF MAKER REF LVL MAKER CF STEP MAKER D D SPAN MAKER MINIMU More 1 of 2 MARKER CF MAKER D D NEXT PEAK NEXTPEAK RIGHT NEXTPEAK LEFT