怎样使用频谱仪

2019-05-10

频谱仪主要用于射频和微波信号的频域分析,包括测量信号的功率,频率,失真产物等。按照工作原理分,频谱有两种基本的类型:实时频谱仪和扫频调谐式频谱仪。实时频谱仪包括多通道滤波器(并联型)频谱仪和FFT频谱仪。扫频调谐式频谱仪包括扫描射频调谐型频谱仪和超外差式频谱仪。下图为常见的频谱仪分析仪

Agilent频谱仪      


R&S频谱仪

 

手持频谱仪


今天是来跟大家分享怎么样使用频谱仪,主要是频谱仪测试、测试结果的准确性判断以及调制信号功率测试方法::

一、频谱仪测试

1.测量信号的频率与功率

下图为信号源发出一单载波信号后,频谱仪的显示,通过MARK—PEAK,操作可以看到信号频率为50.005MHz,功率为-20.17dBm

信号的频谱

 

2.交调失真测试

下图为信号交调失真测试图,通过mark-DELT标注功能可以测试信号与交调信号功率差(dB)

交调测试图

 

3.谐波测试

频谱仪可以测试被测信号的各次谐波,可以用频谱仪自带的频谱测试功能,MEASURE-harmonic测试,也可以通过测试信号的频率f,然后改变频谱仪的中心频率到2f,3f….然后PEAK一下,测试各次谐波的功率

谐波测试图


4.测量调制信号的带宽 

频谱仪可以测试信号的带宽,可以测试3dB带宽,也可以测试99%信号能量带宽 。下图为99%信号能量带宽

信号带宽测试

 

5.峰均比测试

频谱仪测试中,还有一个功能为峰均比测试(CCDF),某一调制信号的峰均比测试如下图

峰均比测试图

 

、测试结果的准确性判断:

测试一个信号的功率值是否准确时,可以改变衰减器衰减值,看信号功率是否发生变化来判断。

信号准确性判断图

 

、调制信号功率测试方法

上面介绍了频谱仪的原理及基本使用与测试,下面介绍测试信号的功率(TDD系统的发射功率,或者突发信号的功率),TD系统是有时隙的,收发交替,所以直接用一般的平均式功率计测试信号功率不准确,需要知道收发比等指标,但是一般的射频工程师可能不会去了解时隙结构等,测试不方便,用常规频谱仪测试功率很好的解决这一问题。下面介绍两种个人觉得比较合适的测试方法(以R&S频谱仪测试为例)。

1.信道功率法

此方法是根据信号ACPR的测试方法而来,LTE系统等都需要测试ACPR这个指标,以R&S的频谱仪为例,操作方法:MEAS——chanPWR ACP——CP/ACP Config

需要配置的参数:

1.邻道个数(第一邻道,第二邻道,第三邻道),NO.of ADJ channel。

2.信道以及邻道的信号带宽, Channel Bandwith。

3.邻道中心频率距信号中心频率的距离。Channel spacing。

对于测试信号功率来说,只需要设置第二项信道带宽即可,特别注意,要调RBW带宽设置为合适值(一般设置为几十KHz),但是对于TDD系统如果只做这些设置,会发现频谱仪的谱是一直在闪的,测试出的功率度数一直在变,此时需要将SWEEP TIME改变一下,将扫描时间加大,信号谱会变得比较稳定,测试过程中还可以将检波模式改为RMS,操作步骤TRACE-DETECTOR—RMS,频谱会更加稳定。下图为一信号的测试结果

发射功率测试图

 

时域功率检测法

频谱仪都有一个时域测试方法,一般不常用,频谱仪当SPAN设置为0时,频谱仪就会变为功率随时间的变化图,设置方法为SPAN-ZERO SPAN。

此方法测试时需要先知道信号带宽,因为时域显示的是一定带宽内信号的功率(带宽为RBW的带宽),频谱仪可以直接测试信号带宽(MEAS-channel bandwith-99% power bandwith),测试出信号带宽后,将RBW改为>=信号带宽值,将SWEEP TIME改一下,可以看到,信号功率随时间的变化曲线。有信号的时间的功率即为发射功率,无信号功率的时间段说明处于收状态或者未发信号。此方法测试时也可以将检波模式改为RMS同方法一中设置

功率时域法测试图

上图可以很轻松读出发时隙时信号的功率值,同时可以看出信号的收发切换状态。

此外还有一种简单测试方法,可以测试功率,就是将RBW设置为>=信号带宽,SPAN设置为几个GHz,然后用频谱仪的PEAK功能。此方法测试有误差,实验得知误差在2dB左右。

综上,在仪器不全,或者外出设备维修时,一个手持频谱仪可以测试很多功能,很好的解决调试测试问题,给射频工程师带来很多便利。

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