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频谱分析仪使用中常见问题汇总

发布时间:2021-04-15             西安安泰仪器维修中心    561
1.频谱仪的分辨率是怎么获得的呢?
在频谱仪上要区分两个相邻的信号,需要把RBW设置到合适的值。这个RB是通过频谱分析仪里面的滤波器实现的。为了获得10Hz到10Mhz的RBW,频谱仪一般使用三种滤波器,覆盖不同的RBW。分别为模拟滤波器,数字滤波器,FFT。
2.为什么频谱分析仪没有信号的相位信息呢?
FFT的结果中包含了信号的相位信息。但是在频谱仪的测试结果中,只能看到幅度结果,找不到被测信号的相位信息。即使是正弦波也没有。
这是因为,在IF滤波器后面跟着包络检波器,所以只保留了信号的幅度特性,而相位特性则丢失了。
3.测试正弦信号时,为什么VBW设置的再小,信号幅度也不会有变化呢?
包络检测器的后面为视频滤波器(videofilter),它定义了视频带宽(VBW)。视频滤波器滤除信号中的噪声中,可以平滑显示的迹线、使显示稳定。
正弦信号的包络恒定,所以经过包络检波器后,得到的是直流,所以视频滤波器的带宽大小不会影响信号幅度,即减小VBW的值,不会对其正弦信号的幅度产生影响。
4.如果扫描时间(sweeptime)被设置的太小会怎么样?
扫描时间与滤波器的瞬态响应有关。如果扫描时间被设置的太小,中频滤波器或视频滤波器无法达到稳定状态,从而导致幅度损失和信号显示失真(频率偏移)。
为了避免由于扫描时间短而导致的测量误差,频谱仪在正常工作模式下,是将分辨率带宽,视频带宽,扫描时间和span联动。四者之间,改变其中一个,剩下的三个会跟着改变。
在进行手动设置时,如果最小扫描时间没有满足,频谱仪通常会显示警告,比如UNCAL警告。
5.怎么确认DUT的三阶互调产物的幅值没受混频器本身的影响?
频谱仪自身也会有非线性特性,这主要是由频谱仪内部的混频器和放大器产生。而频谱分析仪前端的衰减器基本不产生互调产物。
频谱分析仪自身的互调产物会受衰减器的设置值的影响,但是DUT的互调产物不会。所以如果调节混频器的衰减值时,三阶互调产物的值保持恒定,那就说明所测到的DUT的互调产物的幅度是正确的。
6.频谱仪射频输入口的DCvoltage是指什么?
对于工作在DC-coupled模式的频谱分析仪,该值对应于混频器能承受的最大直电源。大小通常为0V。
对于工作在AC-Coupled模式的频谱分析仪,该值对应于频谱分析仪输入处耦合电容器的介电强度。大小通常为50V。
7.使用RMS检波器的时候,需要注意什么?
不管输入信号的时间特性,RMS检测器均能够测量其实际功率。
RMS检波器不允许通过减小视频带宽或者多条迹线求平均来平滑曲线。在使用RMS检波器时,VBW需要至少是RBW的3倍,以避免视频电压平均,因为这会导致类似噪声的信号权重不足,从而导致信道功率过太低。。
数字调制信号类似于噪声信号,对该种信号进行信道功率测量时,第一选择为RMS检波器。选用sample检波器,还需要费心换算。
8.使用sample检波器的时候,需要注意什么?
Sample检波器,与RMS检波器不同,它是从分配给pixel的样本中选择一个值进行显示。所以如果要显示的SPAN远大于分辨率带宽(SPAN/RBW>频率轴上的像素数),信号可能无法以正确显示。
在测量高斯噪声时,使用sample检波器时,其显示的迹线大约在噪声引起的IF信号包络的平均值附近变化。该平均值比RMS值低1.05dB。如果对数电平显示模式下且VBW<RBW下平均噪声,则显示的平均值又低1.45dB。总共比RMS值低2.5dB。
9.什么时候用频谱仪的average功能?
频谱仪的average功能,可以通过对多次测量(扫描)进行平均,以平滑显示的迹线。用户可以输入要平均的扫描数。
但是有时候,这种平均方法会导致结果与使用窄带视频滤波器时的结果不同。
当使用sample检波器时,在对数电平显示模式下,显示的平均值比实际值低1.45dB。在线性电平显示模式以及大视频带宽(VBW≥10·RBW)的情况下,可以获得真实的平均值。
对于RMS检测器,在线性模式或对数电平模式下均不允许轨迹平均。
10.频谱仪的markerfunction重要不?
现代光谱分析仪使用LCD显示器来显示记录的光谱。因此,电平和频率显示的分辨率都受到象素限制。
所以频谱仪都使用markerfunction来进行突破该限制,以高的分辨率确定结果。
11.扫描时间(sweeptime)和RBW、VBW之间的关系
频谱仪的最大允许的扫描速度受IF滤波器和视频滤波器的瞬态响应限制。
如果VBW大于RBW,RBW降低N倍,则所需的最小扫描时间将增加N的平方倍。
如果VBW小于RBW,所需的最小扫描时间受视频滤波器的瞬态响应影响。将视频带宽减小N倍会导致扫描时间延长N倍。
12.参考电平和衰减器的设置
参考电平是指频谱仪要显示的最大信号电平,即其屏幕上顶格的那个。RF衰减值和IF增益会根据参考电平自动调整。
为了避免大信号输入引起混频器及后续电路的非线性,需要设置RF衰减器的值。前端衰减器的大小会影响频谱仪的小信号识别,所以需要合理设置。
同时,为了获得对数放大器和包络检波器(模拟IF滤波器)或A/D转换器(数字IF滤波器)的总动态范围,需要调整IF放大器的增益。
13.为什么参考电平设置的很小的时候,频谱仪自动给设置的衰减器的值还是10dB呢?
频谱仪会依据一定的标准,对参考电平和衰减器进行联动设置。一般标准是,保证levelatinputoffirstmixerwithfulldrive=REFLEVEL-RFattenuation。
在非常低的参考电平下,比如-50dBm,频谱仪也始终会设置至少10dB的RF衰减。这是因为,这样做,一则可以保护混频器,二来实现了良好的输入匹配,可以减少由于不匹配带来的测量误差。
14.Overdriving会在频谱仪的哪些点产生呢?
混频器,模拟中频处理器件(比如说对数放大器、包络检波器、ADC等):
15.如果我要测试30MHz的信号(-50dBm),但是在1GHz处有一个比较大的信号(0dBm)。那我可以不借助滤波器,准确地测试出30MHz信号的性能么?
如果频谱仪具有预选滤波器(很多频谱仪采用YIG滤波器作为预选滤波器),则可以认为相当于在频谱仪前面接了个滤波器。那自然可以准确测试出30MHz信号的性能。
没有预选滤波器的情况下,即使大信号过度驱动了混频器(该大信号不能被准确测量),但是由于中频滤波器的作用,其旁边的小信号的幅度仍然能被准确测量。
16.什么时候能得到频谱仪的最大灵敏度?
当然是RF衰减器设置为0dB的时候啦。如果这样还达不到你要的测试要求的话,可以外接LNA,但是要将LNA的增益考虑进去。
17.当相邻很近的大小信号(比如间距100KHz)一起进入频谱仪的时候,除了和频谱仪的动态范围有关,还受什么影响?
频谱仪本质上就是一个接收机,所以和接收机的干扰信号抑制指标一样,对大小信号中的小信号的检测能力,还取决于本振的相噪。当年,因为干扰信号抑制指标要求比较高,所以经常和其他项目组的同事商量,共用那台高级频谱仪。
18.频谱仪中的本振的环路带宽可调么?
频谱仪的本振环路带宽分三种:WidePLLbandwidth,MediumPLLbandwidth,NarrowPLLbandwidth。
三种带宽的相位表现形式不一样:
PN大小(环路带宽内):WideBW<MediumBW<NarrowBW
PN大小(环路带宽外):WideBW>MediumBW>NarrowBW
这三种环路带宽,频谱仪会自动根据测试场景进行调节。
比如当测试范围比较宽的时候,环路带宽外的相噪影响比较大,所以这个时候,频谱仪会自动选择NarrowPLLBandwidth.
19.为什么频谱仪在低频端(9KHz)的底噪会比较差?
当输入频率很低的时候(比如9KHz),则LO的频率和IF的频率很接近。当RBW比较大时(0.5*BIF>fin)时,中频电路对LO频率抑制很小,本振信号也进入后面的检波电路,在屏幕上显示出来。该现象被称为LOfeedthrough.可以通过减小RBW,来减小LOfeedthrough.频谱仪厂家可能也会采取一些措施,来减少LO馈通。
20.你给频谱仪输入一个信号,发现频谱仪上出现一个你和原信号之间找不到任何关联的信号,这是什么原因?
就如接收机的指标一样,频谱分析仪也有中频抑制度、镜频抑制度、用杂散响应。所以有时候,遇到屏幕上出现不明杂散的时候,可以先排除一下仪器的原因。
21.测量低信噪比的数字调制信号,直接读数可以么?
测量低信噪比的数字调制信号时,使用RMS检波器。先输入信号,读出数值X,即S+N;然后只测量噪声,读出数值Y,即N;然后列个方程,即可得到S=x-y(其中x,y为X和Y的线性值)。文献中,采用了校准系数的方法,我算了几个列子,列个方程和采用校准系数,结果基本一致。
22.对于手动操作和远程操作时,频谱仪的完成一次测量的时间一样么?
对于手动操作,一次测量,频谱仪需要的时间=sweeptime+dataprocessing+display
对于远程操作,一次测量,频谱仪需要的时间=sweeptime+dataprocessing+display+dataoutputviaIEEEbus
所以远程操作时,为了提高测试效率,可以将关掉屏幕显示。
23.如果用频谱仪来测量相噪,你怎么确定你的相噪没有受到频谱仪底噪的影响呢?
先测量输入信号的相噪,并用频谱仪的记录功能,记录下相噪曲线。然后保持频谱仪设置不变,并且不给频谱仪输入,测出频谱仪的底噪。如果底噪在相噪曲线的下方,且低10dB以上,可以认为基本没影响(文献上说,只需要有个清晰的差别,我觉得应该是10dB以上)。否则的话,可以认为测到的相噪是不准确的。这边所说的测试相噪还是在频谱仪的测试频谱界面,不是指其专门测试相噪的界面。
24.在进行ACPR(adjacentchannelpowerratio)时,RBW、VBW、检波器应该如何选择呢?
RBW设置为信道带宽的1%~3%,VBW>3*RBW,最好选择RMS检波器。并避免traceaveraging.
25.频谱仪与功率计相比,功率测量精度较差。但是进行杂散或相邻信道功率测量时,则选频谱仪。那怎么能知道频谱仪测量的误差范围呢?
可以计算出总测量不确定度。
以上有关频谱分析仪使用问题汇总由西安安泰频谱仪维修中心(www.agitekservice.com)整理发布。