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頻譜分析儀是通過頻譜特征研究信號質(zhì)量的儀器，常用于測量信號頻率、功率、信號失真度、調(diào)制度和交調(diào)失真等信號參數(shù)的測量。它又可稱為頻域示波器、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等。相對于時域的示波器是儀器界的“物理一哥”，頻譜儀更像儀器界的“化學一哥”，它能夠透過信號變化的表象，觀察出信號的頻域本質(zhì)，在無線通信領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 選擇一款“心儀”的頻譜儀，除了頻譜范圍、分辨率帶寬這些基本參數(shù)，還有一些“性能參數(shù)”散發(fā)著頻譜儀那優(yōu)質(zhì)的“荷爾蒙氣息”。今天就給大家簡單介紹一下，頻譜儀那些“性能指標”更深的含義。 相位噪聲Phase noise 相位噪聲是關(guān)系到頻譜儀本振穩(wěn)定度的關(guān)鍵指標，直接作用于輸出信號的質(zhì)量三要素——頻率、幅度、相位。噪聲過大，影響則表現(xiàn)在頻譜儀的分辨率RBW做不小，測量信號功率的動態(tài)范圍窄，而當進行信號發(fā)射的帶內(nèi)和鄰道測試時，“相噪”大會影響測試結(jié)果。 怎么理解“相位噪聲”呢？就好比公交車站發(fā)車，由于道路堵塞影響，原本固定頻率的發(fā)車被打亂，在遠處站點等待的乘客就會晚點。 頻譜儀的相位噪聲就是類似描述信號頻率穩(wěn)定度的一個指標，如果由于噪聲的影響，偏離中心頻率很遠處也應(yīng)該有該信號的功率，正如延誤1小時以上的公交一樣；偏離中心頻率很遠處的信號叫做邊帶信號，邊帶信號可能被擠到相鄰的頻率中去，正如延誤的公交班次可能擠占后來的班次，從而使固定頻率發(fā)車變得混亂。這個邊帶信號就叫做噪聲。 如何描述相位噪聲大小呢？偏移中心頻率10kHz（一般是右邊帶）處，在1Hz帶寬內(nèi)的功率與總功率之比，單位是dBc/Hz，c指相對載波carrier，噪聲信號的dB值。 顯示平均噪聲電平DANL 顯示平均噪聲電平可以理解為頻譜儀固有熱噪聲的衡量指標。固有熱噪聲會導(dǎo)致信號信噪比惡化。因此，DANL決定了頻譜儀最小可檢測到的信號電平。 就像在海面觀察一只潛水艇一樣，當潛水艇沉入海平面，就無法看到和測量它的任何特征了。 儀表顯示的噪聲對應(yīng)包絡(luò)檢波器拾取的噪聲電壓，相應(yīng)的噪聲功率由接收噪聲帶寬內(nèi)，對噪聲密度積分而得到，因此當設(shè)置不同分辨率帶寬時，顯示的噪聲電平也不同。 儀表指標寫的DANL值是在特定溫度下特定分辨率帶寬RBW和衰減ATT下給出的，所以在實際測量中，可以根據(jù)測量需要調(diào)整RBW和衰減值，獲得合適的DANL。由于顯示平均電平這一指標決定了頻譜儀的最小可檢測電平，當我們分析信噪比和小信號時，尤需注意。 電平測量不確定度 使用頻譜儀測量電平時，會有多個因素引起測量誤差，比如：絕對電平誤差、頻率響應(yīng)、線性誤差或顯示非線性、衰減器誤差、IF中頻增益誤差或參考電平設(shè)置誤差以及RBW轉(zhuǎn)換誤差。因此電平測量不確定度體現(xiàn)了這些誤差的綜合，給出測量結(jié)果和真實信號電平誤差范圍。就像一只木桶裝水，如果任何一處的木板較低，那么最終木桶的盛水就被拉低。 從電平測量不確定度也可以看出頻譜儀器件的穩(wěn)定性，不確定度越低，設(shè)計用的器件穩(wěn)定性越高。 實時分析帶寬 實時分析帶寬是指頻譜儀FFT頻譜分析一次分析的頻譜寬度。在軍用的跳頻電臺、雷達、RFID、藍牙等信號測試中，通過FFT分析頻譜，比掃描式頻譜儀更快，在現(xiàn)代無線通信占用帶寬更大、調(diào)制更復(fù)雜的發(fā)展中應(yīng)用越來越多。 傳統(tǒng)的超外差式頻譜儀在給定頻率范圍內(nèi)，進行逐點頻率下變頻至中頻進行信號檢測，再將信號拼接顯示，頻譜跡線左端到右端的測量結(jié)果不是同一時刻得到的，而且由于處理速度匹配問題，頻譜儀需要像未完全燃燒的汽車發(fā)動機，需要拋掉一部分吸入的汽油分子，此時相當于漏掉部分采集信號。 實時頻譜儀就不存在這樣的問題，F(xiàn)FT頻譜分析最高輸入頻率取決于采樣率，分辨率取決于采樣點數(shù)。選擇一款高的實時分析帶寬頻譜儀，在解析調(diào)制信號時游刃有余，避免掃描式頻譜儀產(chǎn)生的測試盲區(qū)，可以完整實時的對信號頻譜信息進行分析。 國產(chǎn)頻譜儀在很多性能指標已經(jīng)不輸于進口品牌，比如普源RSA5000系列的頻譜儀，擁有-108dBc/Hz的低相位噪聲，顯示平均電平以及頻率范圍指標優(yōu)于同級別多家進口品牌。
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發(fā)表于 2020-5-7 17:35:01
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