频谱分析仪基础知识：外差式频谱分析仪的工作原理

　　频谱分析仪是利用频率域对信号进行分析、研究的一种测量仪器，对于信号分析来说它是不可少的，随着通讯技术的迅猛发展，越来越多的野外作业需要频谱仪的支持(频谱分析仪的种类)，如通讯发射机以及干扰信号的测量，频谱的监测，器件的特性分析等等凯时K66·(中国)官网，其应用领域广泛，并且各行各业、各个部门对频谱分析仪应用的侧重点也不尽相同。那么频谱分析仪的工作原理是什么呢?一般来说频谱分析仪的工作原理(数字万用表使用)可以从以下两个方面来说：

　　一是对信号进行时域的采集，然后对其进行傅里叶变换凯时K66·(中国)官网，将其转换成频域信号。我们把这种方法叫作动态信号的数学分析方法。特点是比较快，有较高的采样速率，较高的分辨率。即使是两个信号间隔非常近，用傅立叶变换也可将它们分辨出来。但由于其分析是用数字采样，所能分析信号的最高频率受其采样速率的影响，限制了对高频的分析。

　　目前来说，最高的分析频率只是在10MHz或是几十MHz，也就是说其测量范围是从直流到几十MHz。

　　科学发展到今天，我们可以用许多方法测量一个信号，不管它是什么信号。通常所用的最基本的仪器是示波器，观察信号的波形、频率、幅度等。但信号的变化非常复杂凯时K66·(中国)官网，许多信息是用示波器检测不出来的，如果我们要恢复一个非正弦波信号F，从理论上来说，它是由频率F1、电压V1与频率为F2、电压为V2信号的矢量迭加。

　　从分析手段来说，示波器横轴表示时间，纵轴为电压幅度，曲线是表示随时间变化的电压幅度。这是时域的测量方法，如果要观察其频率的组成，要用频域法，其横坐标为频率，纵轴为功率幅度。这样，我们就可以看到在不同频率点上功率幅度的分布，就可以了解这两个(或是多个)信号的频谱。有了这些单个信号的频谱，我们就能把复杂信号再现、复制出来。这一点是非常重要的。

　　对于一个有线电视信号，它包含许多图像和声音信号，其频谱分布非常复杂。在卫星监测上，能收到多个信道凯时K66·(中国)官网，每个信道都占有一定的频谱成份，每个频率点上都占有一定的带宽凯时K66·(中国)官网。这些信号都要从频谱分析的角度来得到所需要的参数。

　　二是靠电路的硬件去实现的，而不是通过数学变换。它通过直接接收，称为外差式频谱分析仪。

　　现在所用的频谱分析仪多为超外差式，并采用多次变频(3～4次)，以降低中频频率，实现窄通带和高分辨力。超外差式频谱分析仪的基本工作原理如图下所示：

　　输入信号与本振(LO)混频，产生中频(IF)信号经窄带中放被送到包络检波器，检波器输出信号被放大并使屏幕显示产生垂直偏转，扫描发生器保证屏幕显示的水平频率轴和本地振荡器调谐同步，它同时驱动水平偏转调谐LO。

　　在量测高频信号时，外差式频谱分析仪混波以后的中频因放大之故，能得到较高的灵敏度，且改变中频滤波器的频带宽度，能容易地改变频率的分辨率，但由于超外差式的频谱分析仪是在频带内扫瞄之故，因此，除非使扫瞄时间趋近于零，无法得到输入信号的实时(Real Time)反应，故欲得到与实时分析仪的性能一样的超外差式频谱分析仪，其扫瞄速度要非常之快凯时K66·(中国)官网，若用比中频滤波器之时间常数小的扫瞄时间来扫瞄的话，则无法得到信号正确的振幅，因此欲提高频谱分析仪之频率分辨率，且要能得到准确之响应凯时K66·(中国)官网凯时K66·(中国)官网，要有适当的扫瞄速度。

　　由以上之叙述，可以得知超外差式频谱分析仪无法分析瞬时信号(TransientSignal)或脉冲信号(Impulse Signal)的频谱，而其主要应用则在测试周期性的信号及其它杂散信号(Random Signal)的频谱。

　　超外差式频谱分析仪是用超外差接收机的方式来实现频谱分析的。最基本的核心部分是它的混频器。基本功能是将被测信号下变至中频21.4MHz，然后在中频上进行处理，得到幅度。在下变频的过程中，是由本振来实现下变频的。本振信号是扫描的凯时K66·(中国)官网凯时K66·(中国)官网，本振扫描的范围覆盖了所要分析信号的频率范围。所以调谐是在本振中进行的。全部要分析的信号都下变频到中频进行分析并得到谱频。

　　这与日常所用的电视机、收音机的原理是一样的凯时K66·(中国)官网。但是有线电视输出信号范围很广，比如有50个频道播放。这50个信号是同时进入接收机的，其总功率是迭加的。而所看的电视节目只能是其中之一。同理，送入频谱仪的输入端口信号是所采集信号的总和，其中包括所要分析的特定信号，所输入到频谱仪的功率是总功率。由此要引入一个参数-最大烧毁功率。

　　这一值是1瓦或是+30dBm。也就是说输入到频谱仪的信号功率总和不能超过1瓦，否则将会烧毁仪器的衰减器和混频器。

　　例如，我们要监测一个卫星信号凯时K66·(中国)官网，假设其频率为12GHz，其功率可能只有-80dBm左右，这是很小的。但要知道输入信号是由很多信号迭加组成的，若是在其它某一频率上包括一个很强的信号，即使你没有看到这个大功率信号，若输入信号功率的总和大于1瓦，也是要烧毁频谱仪的凯时K66·(中国)官网，而其中的大功率信号并不是你所要分析的信号。这是我们在日常工作中需多加小心的，因为更换混频器的费用是很高的。

　　当然凯时K66·(中国)官网，频谱仪在输入信号时并没有直接将其接入混频器，而是首先接入一个衰减器。这不会影响最终的测量结果，完全是为了仪表内部的协调，如匹配、最佳工作点等等。它的衰减值是步进的，为0dB凯时K66·(中国)官网、5dB、10dB，最大为60dB。

　　还有的频谱仪是不能输入直流的，否则也会损坏器件凯时K66·(中国)官网。另外，还应注意不能有静电，因为静电的瞬时电压很高，容易把有源器件击穿。日常工作中把仪表接地就会有很好的效果，当然要有保护接地会更好。

　　在中频，所有信号的功率幅度值与输入信号的功率是线性关系。输入信号功率增大，它也增大，反之相同。所以我们检测中频信号是可行的。另外，为了有效检测，要有一个内部中频信号放大。混频器本身有差落衰减，本频和射频混频之后它并不是只有一个单一中频出来，它的中频信号非常丰富，所有这些信号都会从混频器中输出。在众多的谐波分量中，只对一个中频感兴趣。这就是前面所说的21.4MHz。这是在仪器器件中已做好的，用一个带通滤波器把中心频率设在21.4MHz，滤除其它信号，提取21.4MHz的中频信号。通过中频滤波器输出的信号，才是我们所要检测的信号。

　　滤波器在工作中有几个因素：中心频率是21.4MHz凯时K66·(中国)官网，固定不变，其30dB带宽可以改变。比如对广播信号来说凯时K66·(中国)官网，其带宽一般是几十kHz凯时K66·(中国)官网，若信号带宽是25kHz，中频的带宽一定要大于25kHz。这样凯时K66·(中国)官网，才能使所有的信号全部进来。如果太宽，就会混入其它信号;如果太窄，信号才进来一部分，或是低频成份，或是高频成份。这样信号是解调不出来的。

　　中频带宽设置根据实际工作的需要来决定的。当然它会影响其它很多因素，如底噪声、信号解调的失真度等。

　　经过中频滤波器的中频信号功率就是反应了输入信号的功率。检测的方法就是用一个检波器，将它变为电压输出，体现在纵轴的幅度。当然还要经过D/A转换和一些数据处理，加一些修正和一些对数、线性变换。这足以给我们带来信号分析上的许多方便。关键字：引用地址：频谱分析仪基础知识：外差式频谱分析仪的工作原理

　　外延片的生产制作过程是非常复杂，展完外延片，接下来就在每张外延片随意抽取九点做 测试 ，符合要求的就是良品，其它为不良品(电压偏差很大，波长偏短或偏长等)。良品的外延片就要开始做电极(P极，N极)，接下来就用 激光切割 外延片，然后百分百分捡，根据不同的电压，波长凯时K66·(中国)官网， 亮度 进行全 自动化 分检，也就是形成 LED 晶片(方片)。然后还要进行目测，把有一点缺陷或者电极有磨损的，分捡出来，这些就是后面的散晶。此时在蓝膜上有不符合正常出货要求的晶片，也就自然成了边片或毛片等。不良品的外延片(主要是有一些参数不符合要求)，就不用来做方片，就直接做电极(P极，N极)，也不做分检了，也就是目前市场上的LED大圆片(这里面也有好东西，如方片

　　频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。 从事通信工程的技术人员，在很多时候需要对信号进行分析，针对不同观察域，分别用示波器、频谱分析仪和矢量分析仪观察信号。 示波器只能观察信号的幅度、周期和频率；但频谱分析仪还可以分析信号的频率分布信息凯时K66·(中国)官网、频率凯时K66·(中国)官网、功率、谐波、杂波、噪声、干扰和失真，而矢量分析仪可以在频谱分析仪基础上分析数字调制信号调制质量。 早期的信号观察，主要依赖示波器在时域内观察信号凯时K66·(中国)官网。傅立叶变换告诉我们：任何时域内电信号都是由一个或多个不同频率、不同幅度和不同相位的正弦波组成

　　有哪些? /

　　在无线通信高度发达的今天，干扰绝对是不受欢迎的东西，它可能会导致噪声、手机通话中断、通信受到干扰。在蜂窝网络中，干扰实际上是网络的一部分。虽然当前越来越多的网络内置了干扰检测功能，但这些工具通常效果不大凯时K66·(中国)官网，因为它们只针对几种信号，可能只能在一条通道上测量问题的影响。 频谱分析仪是工程师非常信赖的工具，用以测量和识别干扰源。市场上有许多不同类型的频谱分析仪，但许多人首选电池供电的小型频谱分析仪，因为他们需要能够自由移动，并把来自多个位置的数据关联起来。 搜寻干扰频率 在搜寻干扰时，第一个挑战是确定是否可以测量干扰信号。一般来说，受扰接收机很容易确定，这也是第一个要查看的地方。挑战在于，无线接收机要能检测到非常小的信号。因此，频

　　抗干扰挑战 /

　　经检测，RF前端混频器故障凯时K66·(中国)官网，导致测不到信号，自校准报错。 维修过程 更换损坏器件，工程师调整指标。 维修结果 仪器自检正常，测试信号正常，完成修复。

　　维修--N9000A自检报错维修案例 /

　　摘要：本设计主要完成了中频全数字频谱分析仪的FPGA设计与实现。本设计的平台是在Xilinx的Spartan6系列xc6slx16-3csg324型号的FPGA芯片中完成的，同时配合DSP等一些外围芯片与设备。本设计能够完成对中频信号的功率和频谱的分析，同时能够根据不用的应用需要完成输入信号的不同倍数的抽取凯时K66·(中国)官网、平均，实现了多种分辨率带宽（RBW）和视频带宽（VBW）之间的相互切换，能够满足不同场合的需要。 频谱分析仪的主要工作原理 接收到的中频模拟信号经过A/D转换为14位的数字信号，首先对数字信号进行数字下变频（DDC）凯时K66·(中国)官网，得到I路、Q路信号，然后根据控制信号对I路、Q路信号进行抽取滤波，使用CIC抽取滤波器完成，

　　的实现 /

　　频谱分析仪，也叫频谱仪(英文名字SpectrumAnalyzer)是专业用以科学研究电信号频谱特点的仪器。那样在操作频谱分析仪以前我们应该做那些准备工作呢?接下来让我们以Tektronix/泰克USB频谱仪RSA306B(频率范围9kHz~3GHz)为例子，来为大伙儿做简单介绍。 在Tektronix/泰克USB频谱仪RSA306B的操作使用说明中，清楚地列举了操作仪器以前的准备工作： 1、开启仪器以及附近的外包装 2、查验配件 3、运送毁坏查验 4、质保 5、强烈推荐校正周期时间 6、提前准备仪器开展操作 7、电源选件 8、联接AC电源 9、开启仪器 10、实行自校准和自查 11、查验零配件的选件 12、关掉仪器 13、更换

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