影響頻譜分析儀計量準確性的原因分析

《影響頻譜分析儀計量準確性的原因分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、影響頻譜分析儀計量準確性的原因分析摘要：頻譜分析儀被廣泛用於儀器儀表行業，隨著社會生產的發展，頻譜分析儀的計量準確性日益成為企業關註的焦點。本文對影響頻譜分析儀計量準確性的原因進行瞭分析關鍵詞：頻譜分析儀；計量；準確性RF功率的頻域測量是傳統頻譜分析儀和現代向量訊號分析儀的最基本測試。適當的測試方法對於避免結果出現重大誤差非常重要。本文將透過介紹一些儀器和測試基本知識來避免這種誤差的出現。要實現正確的頻譜測量，在配置頻譜分析儀時，必須選用很多的頻率和幅度控制.1）幅度控制基準電平（RefLevel）:

2、基準電平設置頻譜分析儀最大的輸入范圍。基準電平控制儀器的y軸參數，類似於示波器上的V/Div（電壓標示格）。基準電平應設置為比測試中估計出現之最大功率電平略高。最佳基準電平位於儀器失真和儀器背景噪音最小之間的平衡點上。在某些情況下，對寬頻噪音測試來說，故意設置比較低的基準電平（此時會產生一些儀器失真）也會有好處。這樣做的好處是可以改善測試靈敏度，隻要認識到測試結果有些失真，並確保失真並非測試指針中的一項。也可以透過衰減器設置控制來設置儀器的輸入范圍。通常這個控制設置為自動，這樣軟件可根據基準電平設置來

3、調整衰減量。傳統的儀器，如頻譜分析儀將顯示器的y軸與基準電平或韌體中的衰減器聯動，但是虛擬儀器並不受此限，如果需要，y軸可以脫離這些控制。這種功能在要放大頻譜上感興趣部份而又不希望影響儀器的幅度設置時非常有用檢測模式是另一類的幅度控制，隻適用於傳統的掃描頻譜分析儀，而不是基於FFT的分析儀。在我們討論檢測模式之前，瞭解頻率控制非常重要2）頻率控制中心頻率：中心頻率是控制測量的中心頻率。中心頻率與測試頻寬一起定義瞭儀器面板上看到的頻率范圍。測試頻寬：測試頻寬定義儀器捕捉到的總頻譜量。測試頻寬以中心頻率為

4、中心。分辨率頻寬（RBW）:分辨率頻寬控制頻率軸的頻率分辨率。在傳統的頻譜分析儀中，用一個窄頻濾波器在測試頻寬上進行掃描來產生頻譜顯示。濾波器頻寬確定瞭頻率軸上的頻率分辨率。然而，在基於FFT的分析儀中並沒有模擬濾波器。而是由FFT與其相應的濾波窗口參數來確定頻率分辨率或者分辨率頻寬。不過在這類儀器中，更適當的叫法應是頻率分辨率。熟悉FFT分析儀和FFT的工程師可能會問：RBW頻率分辨率參數到底與FFT的窗口（bin）的大小有何關系？註意基於FFT的頻譜分析儀，訊號分析儀提供瞭一個窗口選擇來限制頻譜泄

5、漏，並改善頻域上極小間隔訊號間的分辨率。而傳統的頻譜分析儀並不提供這種功能。在傳統掃描分析儀中，由於模擬濾波器設立時間的影響，測試時間（掃描時間）與RBW的平方成反比。這時，隨著減少RBW來改善頻率分辨率時，掃描時間呈指數級增加。而對FFT訊號分析儀來說，當減少RBW時，相對應的是執行更長的采集和更大的FFT運算量。由於DSP組件速度不斷提升，意味著對更高分辨率便窄的RBW）的測量設備來說，基於FFT在測試速度方面將具有很大的優勢3）檢測模式的影響檢測模式（標準、峰值、采樣或谷值）決定瞭頻譜分析儀如何

6、處理降低或壓縮後的頻譜信息。當頻譜數據點超過頻譜分析儀的顯示能力時，頻譜分析儀必須對數據進行縮減。這樣一來，檢測模式可以大幅改變任何功率測量4）影響頻率精密度的因素傳統的頻譜分析儀采用位於起始頻率和終止頻率之間的掃頻方法。這種掃頻方法依賴一個模擬斜坡訊號，起始頻率直接從高精密度的時基基準中合成而來。因此，模擬斜坡訊號的精密度以及中頻濾波器中心頻率的精密度將限制起始頻率的精密度。基於FFT的分析儀並不受這種限制，因為不需要模擬斜坡訊號掃描濾波器。頻率測試的精密度在特定的測試頻寬內是一致的。在測試頻寬內的

7、精密度隻取決於時基精密度和測量算法，因此很容易獲得更佳的頻率精密度和可重復性為:在傳統的掃描頻譜分析儀中，引起頻率誤差的主要因素基準頻率誤差測試頻寬誤差（通常為頻寬的0.5%）分辨率頻寬誤差（通常為RBW的15%）相對地，在基於FFT的分析儀中，引起頻率誤差的主要因素為：*基準頻率誤差*分辨率頻寬誤差（從小於RBW的10%到大於RBW的50%范圍內變化，具體取決於所用的測量算法）為比較這兩種類型的設備的誤差，忽略基準頻率誤差是比較恰當的，因為該誤差可透過使用高精密度頻率基準來補償，如鈿基準源。高於50

8、kHz的測試頻寬和大於1kHz的RBW設置影響到瞭傳統掃描頻譜分析儀的測量性能，除非采用最佳化的方法，如在測試頻寬的中心加一個100MHz的訊號。由於濾波器的掃描時間所致，如果要求使用較小RBW,就等同於更長的測量時間。對於特定的實例，傳統頻譜分析儀的采用的掃描時間為150ms到200ms基於FFT的分析儀的精密度將主要受限於測試算法。頻譜測試工具套件中所使用的算法，可以獲取比分辨率頻寬所指示的更高的分辨率基於FFT的分析儀可以使用相對較大的RBW設置來