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頻譜分析儀儀器特性
分析頻譜分析儀的訊息處理過程
在量測高頻信號時，外差式的頻譜分析儀混波以后的中頻因放大之故，能得到較高的靈敏度，且改變中頻濾波器的頻帶寬度，能容易地改變頻率的分辨率，但由于超外差式的頻譜分析儀是在頻帶內(nèi)掃瞄之故，因此，除非使掃瞄時間趨近于零，無法得到輸入信號的實時（Real Time）反應，故欲得到與實時分析儀的性能一樣的超外差式頻譜分析儀，其掃瞄速度要非常之快，若用比中頻濾波器之時間常數(shù)小的掃瞄時間來掃瞄的話，則無法得到信號正確的振幅，因此欲提高頻譜分析儀之頻率分辨率，且要能得到準確之響應，要有適當?shù)膾呙樗俣?。由以上之敘述，可以得知超外差式頻譜分析儀無法分析瞬時信號（TransientSignal）或脈沖信號（Impulse Signal）的頻譜，而其主要應用則在測試周期性的信號及其它雜散信號（Random Signal）的頻譜。頻譜分析儀系統(tǒng)內(nèi)部及面板顯示的特性，詳如附錄一的說明，對該內(nèi)容的了解將有助于頻譜分析儀的操作使用。一般本地振蕩器輸出信號的頻率均高于中頻信號的頻率，本地振蕩器輸出信號的頻率可被調(diào)整在諧波之頻率，亦即?IN=n??LO±?I F n=1,2,3.......⑵
由式⑵得知，頻譜分析儀的信號量測范圍，無形中己被拓寬，低于或高于本地振蕩器或其它諧波頻率的輸入信號，均能被混波產(chǎn)生中頻。延伸輸入信號頻率的混波原理，其中縱軸代表輸入信號（?IN），橫軸代表本地振蕩頻率（?LO），圖中的正負整數(shù)代表公式⑵中頻放大器對應的正負號。
可體會頻譜分析儀利用本地振蕩的諧波信號延伸輸入信號頻率的工作原理。然而可能對應多個輸入信號頻率，為消除此一現(xiàn)象，在衰減器前面加入頻率預選器（Preselector），用來提升頻譜分析儀的范圍，同時使輸出的結(jié)果能去除其它不必要的頻率而真正反應輸入信號的頻率。
圖1.4：利用本地振蕩之諧波信號拓展信號頻率的原理
由以上得知超外差或頻譜分析儀無法分析瞬時信號（TransientSignal）或脈沖信號（Impulse Signal）的頻譜，而其主要應用則在測試周期性的信號及其它隨機信號（Random Signal）的頻譜。

頻譜分析儀分為實時分析式和掃頻式兩類。前者能在被測信號發(fā)生的實際時間內(nèi)取得所需要的全部頻譜信息并進行分析和顯示分析結(jié)果；后者需通過多次取樣過程來完成重復信息分析。實時式頻譜分析儀主要用于非重復性、持續(xù)期很短的信號分析。非實時式頻譜分析儀主要用于從聲頻直到亞毫米波段的某一段連續(xù)射頻信號和周期信號的分析。
掃頻式頻譜分析儀
它是具有顯示裝置的掃頻超外差接收機，主要用于連續(xù)信號和周期信號的頻譜分析。它工作于聲頻直至亞毫米的波頻段，只顯示信號的幅度而不顯示信號的相位。它的工作原理是：本地振蕩器采用掃頻振蕩器，它的輸出信號與被測信號中的各個頻率分量在混頻器內(nèi)依次進行差頻變換，所產(chǎn)生的中頻信號通過窄帶濾波器后再經(jīng)放大和檢波，加到視頻放大器作示波管的垂直偏轉(zhuǎn)信號，使屏幕上的垂直顯示正比于各頻率分量的幅值。本地振蕩器的掃頻由鋸齒波掃描發(fā)生器所產(chǎn)生的鋸齒電壓控制，鋸齒波電壓同時還用作示波管的水平掃描，從而使屏幕上的水平顯示正比于頻率。
工作原理、用掃頻振蕩器作為超外差接收機的本機振蕩器，當選擇開關(guān)S置于1，鋸齒波掃描電壓對本機振蕩器I進行掃頻，輸入信號中的各個頻率分量在混頻器中與本機掃頻信號進行差頻，它們依次落入中放窄帶濾波器的通帶內(nèi)，被濾波器選出，經(jīng)二次變頻、檢波、放大后，加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使屏幕上的垂直顯示正比于各個頻率分量的振幅。掃描電壓同時加到示波管的水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，從而使頻幕的X坐標變成頻率坐標，并在屏幕上顯示出被分析的輸入信號頻譜圖。上述工作方式在本機振蕩器I上進行掃頻，稱“掃前式”工作模式，具有很寬的分析頻帶。當S置于2時，也可在本機振蕩器Ⅱ上進行掃頻，稱“掃中頻式”工作模式，這時可進行窄帶頻譜分析。
實時式頻譜分析儀
在存在被測信號的有間內(nèi)提取信號的全部頻譜信息進行分析并顯示其結(jié)果的儀器主要用于分析持續(xù)時間很短的非重復性平穩(wěn)隨機過程和暫態(tài)過程，也能分析40兆赫以下的低頻和極低頻連續(xù)信號，能顯示幅度和相位。傅里葉分析儀是實時式頻譜分析儀，其基本工作原理是把被分析的模擬信號經(jīng)模數(shù)變換電路變換成數(shù)字信號后，加到數(shù)字濾波器進行傅里葉分析；由*處理器控制的正交型數(shù)字本地振蕩器產(chǎn)生按正弦律變化和按余弦律變化的數(shù)字本振信號，也加到數(shù)字濾波器與被測信號作傅里葉分析。正交型數(shù)字式本振是掃頻振蕩器，當其頻率與被測信號中的頻率相同時就有輸出，經(jīng)積分處理后得出分析結(jié)果供示波管顯示頻譜圖形。正交型本振用正弦和余弦信號得到的分析結(jié)果是復數(shù)，可以換算成幅度和相位。分析結(jié)果也可送到打印繪圖儀或通過標準接口與計算機相連。

FSU3頻譜分析儀優(yōu)異的射頻性能一直是羅德與施瓦茨頻譜儀的主要特點。R&SFSU繼續(xù)保持這個傳統(tǒng)，提供了如下的射頻性能：
 FSU3頻譜分析儀射頻性能:
FSU3頻譜分析儀到3.6GHz的總電平不確定度為0.3dB
FSU3頻譜分析儀到-70dB時的線形度誤差小于0.1dB
 FSU3頻譜分析儀電平精度：
FSU3頻譜分析儀顯示平均本地噪聲：-158 dBm(歸一化到1 Hz)，無預放
FSU3頻譜分析儀單邊帶相位噪聲typ. -123 dBc/Hz @ 10 kHz 偏移, 中心頻率640 MHz
FSU3頻譜分析儀單邊帶相位噪聲typ. -160 dBc/Hz @ 10 MHz 偏移, 中心頻率640 MHz
FSU3頻譜分析儀三階互調(diào)截斷點（TOI）：典型值+25 dBm
1dB壓縮點：+13dBm
WCDMA鄰信道泄漏功率（ACLR）動態(tài)范圍為.5 dB，打開噪聲修正之后可達84 dB
 IQ下變頻器：
FSU3頻譜分析儀中頻A/D轉(zhuǎn)換的精度為14bit，采樣率32MHz（中頻頻率為20.4MHz）
IQ存儲器容量為2x512 k采樣點

一、頻譜分析儀的使用入門
如下圖為所使用的頻譜分析儀面板外觀：
為了測量天線的發(fā)射功率，可按照圖中紅色標識的步驟進行。步驟與具體含義如下：
1、Frequency：設置頻率，按下該按鍵后，可在數(shù)字鍵盤輸入需要的頻率，數(shù)字鍵盤右邊一列為單位2、Span：設置顯示屏顯示頻率寬度，可根據(jù)需要設置，本次設置的50MHz3、Trace：該按鍵選擇保留顯示屏數(shù)據(jù)的方式，按下該案件后，可在藍色圈中選擇方式（類似于示波器中的“觸發(fā)方式”），由上往下第二個按鈕MaxHold表示保留發(fā)射功率4、Amplitude：調(diào)節(jié)頻譜分析儀的參考電衰減比，按下該按鍵后旋轉(zhuǎn)白色的大旋鈕可以進行調(diào)節(jié)，作用是將頻譜圖調(diào)整到合適的位置，不至于飛出屏幕。5、Mark（MAK）：調(diào)出標記點，此時旋轉(zhuǎn)旋鈕可以查看頻譜圖中任意一點的相關(guān)數(shù)據(jù)。二、信號相關(guān)名詞解釋1、發(fā)射功率：
發(fā)射功率就是所使用的設備（手機、對講機、其他嵌入式設備等）所發(fā)射出來給基地臺的信號強度。
無線電發(fā)射機輸出的射頻信號，通過饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式出去。電磁波到達接收地點后，由天線接收下來（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過饋線送到無線電接收機。因此在無線網(wǎng)絡的工程中，計算發(fā)射裝置的發(fā)射功率與天線的能力非常重要。
無線電波的發(fā)射功率是指在給定頻段范圍內(nèi)的能量，通常有兩種衡量或測量標準：
1、功率（W）：相對1瓦（Watts）的線性水準。例如,WiFi無線網(wǎng)卡的發(fā)射功率通常為0.036W，或者說36mW。
2、增益（dBm）：相對1毫瓦（milliwatt）的比例水準。例如,WiFi無線網(wǎng)卡的發(fā)射增益為15.56dBm。
2、增益：
（1）dBm：功率
公式：10lg功率P1mW
eg1：1mW發(fā)射功率用dBm表示：發(fā)射功率為：10lg（功率值/1mW）=10lg（1mW/1mW）=0dBm
eg2：2mW發(fā)射功率用dBm表示：發(fā)射功率為：10lg（功率值/1mW）=10lg（2mW/1mW）=10lg2=3dBm
（2）dB：相對功率
dB是一個表征相對值的值，當考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時，按下面計算公式：
公式：10lg甲功率乙功率
eg1、甲的功率是乙的功率的2倍，則用公式計算為：10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB，描述為甲比乙功率大了3dB。
3、信噪比（SNR）：
信噪比SNR=信號功率噪聲功率
4、Rssi：
RSSI：ReceivedSignalStrengthIndication接收的信號強度指示，無線發(fā)送層的可選部分，用來判定鏈接質(zhì)量，以及是否廣播發(fā)送強度
頻譜分析儀是研究電信號頻譜結(jié)構(gòu)的儀器，用于信號失真度、調(diào)制度、譜純度、頻率穩(wěn)定度和交調(diào)失真等信號參數(shù)的測量，可用以測量放大器和濾波器等電路系統(tǒng)的某些參數(shù)，是一種多用途的電子測量儀器。
它又可稱為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等。
現(xiàn)代頻譜分析儀能以模擬方式或數(shù)字方式顯示分析結(jié)果，能分析1赫以下的甚低頻到亞毫米波段的全部無線電頻段的電信號。
儀器內(nèi)部若采用數(shù)字電路和微處理器，具有存儲和運算功能；配置標準接口，就容易構(gòu)成自動測試系統(tǒng)。
頻譜儀是一種常用的，主要針對于射頻和微波信號進行檢測，在多個領域中都有一定的應用。
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