如何设置频谱仪.doc

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1、频谱分析之步骤由傅利叶(Fourier)级数得知，凡是周期性的讯号均可用倍频的正弦波来表示，因此示波器上所显示的是随时间变化之信号振幅，而在频谱分析仪上则以它的各个倍频谐波来表现，由此可得知它的频率成分。(一)内部方块：频谱分析仪的主要架构是超外差接收机，利用一个可扫频的本地振荡信号，透过混波器，与所欲观测的射频(RF)信号产生差频(中频)信号，再由后级的电路处理，最后呈现在萤幕上。(二)输入衰减器：因为混波器的RF输入最大线性范围有限(例如-5dBm)，这对一般量测是不够用的，因此必须将过大的信号预先衰减到混波器的RF输入

2、线性范围，经混波器之后，再利用放大器将之还原。此种架构会造成频谱分析仪上之显示杂讯位准随衰减器的值而起伏。这是由于输入衰减器只能衰减RF输入信号，而杂讯是无所不在的，并不能被衰减，却被在混波器之后的放大器所放大，因此产生了衰减愈大则杂讯位准愈高的矛盾现象。(三)混波器：RF信号与本地振荡信号经过混波器之后，会产生许多两者之间频率倍数相加减的信号成份，其中主要成分有四个：■RF频率。■本地振荡频率。■RF频率与本地振荡频率相减的信号。■RF频率与本地振荡频率相加的信号。对线路设计而言，频率愈低是愈好处理。因此，RF频率与本地振

3、荡频率相减的信号是必然之选择，称为中频(IF)信号。(四)本地振荡器：通常是由Ramp电路产生电流，控制YIG产生低频到高频的连续变化信号，同时也产生配合CRT的水平偏向电压，做由左向右的水平扫描。(五)解析频宽(RBW)滤波器：RBW滤波器也称中频滤波器，它的作用是将中频(IF)信号由混波器产生的众多频率中过滤出来。使用者可藉由频谱分析仪面板上的RBW控制钮，选择不同的3dB频宽之RBW滤波器，RBW设得愈窄则观察到的频率分布愈细微，也降底了杂讯位准。(六)对数(Log)放大器：由于频谱分析仪主要功能是量测信号的各个频率成

4、份，它们往往彼此相差百倍以上，如果像示波器一样采用线性的垂直刻度，则比较弱的信号势必无法显现。因此频谱分析仪采用对数放大器，将中频信号做非线性放大，以济弱抑强的方式，让各个频率均能完整地呈现。(七)检波器(Detector)：如果直接将中频信号输出到萤幕上则会造成一团混乱，因此必须经过检波器，将中频的交流(AC)信号振幅转换为直流(DC)偏压，输出到萤幕形成相对的垂直偏向，以呈现各个频率的大小。现行的频谱分析仪大多以数位取样方式将波形呈现在萤幕上，由于在取样的过程中，各取样点间的信号变化会有遗漏之虞，因此有四种模式供使用者选

5、择：■Sample。■PositivePeak。■NegativePeak。■Normal。(八)视讯频宽(VideoBandwidth;VBW)：代表中频振幅的直流偏压送至萤幕之前，还有视讯滤波器这一关，它是一个低通滤波器，可将萤幕的垂直偏压变化，变得较为平缓。举例来说，一个接近杂讯位准的微弱信号，可利用较低频的视讯频宽，达到将微弱信号鉴别出来之目的。频谱分析仪之应用(一)载波杂讯比(C/N)：它的定义是某一频道载波信号之功率大小，以及关闭载波后相同频道内所有杂讯的比值。由于量测时会切断通讯，这对用户及系统提供者均会造成不

6、便，因此有些通讯法规，如有线电视(CATV)就定义了不影响收视的另类量法。频谱分析仪会提供一个游标量测载波信号的大小，另外有一个区域游标可量测频道间护卫频段(GuardBand)的杂讯功率值，以上两者比值就是另一种C/N值的表示。(二)相位杂讯(PhaseNoise)：一个理想的正弦波连续信号，在频谱上可以一条垂直线来代表；换句话说，只有在此一频率上才有信号的功率值，它的左右就完全没有功率。但在真实的世界中，是不可能有如此完美的信号存在；一个正弦波连续信号，除了本身频率之外，还会有残存的功率在其附近，这称为相位杂讯，其量测方

7、式是用专门的相位杂讯仪，以1Hz频宽的带通滤波器，于待测信号的左右(例如：±1KHz、±10KHz、±100KHz)做频率扫描，得出相对频率的相位杂讯值。此种相位杂讯仪，其价格高达频谱分析仪的数倍，对一般使用者而言并不划算，若不求高精确度，可利用频谱分析仪选择最低的RBW(例如：1KHz)，直接量测主频率与其左右差频的相对dB值，再推估RBW=1Hz时的相位杂讯值。(三)频道功率(ChannelPower)与杂讯功率(NoisePower)：这两者的差异在于，频道功率是以带通滤波器的3dB频宽，计算其中的总功率值；而杂讯功率

8、是以理想的矩形带通滤波器，来计算其中的杂讯功率值。对于频宽大于带通滤波器的3dB频宽信号(例如杂讯)而言，用矩形带通滤波器会比用现实世界的3dB频宽带通滤波器，所得到的功率值要多2.5dB。(四)相邻频道功率比(AdjacentChannelPowerRatio;ACPR)：为达频谱资源的