E4405B频谱分析仪的工作原理和使用方法-(1)PPT.ppt

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性是分辨不等幅信号的关键参数。,32,3.2,选择性,33,3.2,选择性,34,3.2,选择性,实际上，形状因子表明滤波器特性曲线偏离矩形的程度，也表示它具有排除下边较小干扰信号或噪声的能力。波形因子越小，曲线越接近矩形，显示出的谱线下端越清晰，,60dB,带宽也是能否分辨大谱线近旁的小谱线的决定因素，位于,60dB,带宽以内的小谱线显然会被曲线的“下摆”部分掩盖。,老式的频谱仪中频滤波器的选择性为,25:1,。现代频谱仪中所设计的模拟滤波器采用同步调谐式，具有,4,个以上的极点，幅频特性呈高斯分布，高质量的频谱仪其选择性可以达到,15:111:1,。,35,3.2,选择性,36,3.3,剩余调频,频谱仪本振稳定度是影响分辨力进一步提高。本振的短期不稳定度表现为剩余调频。，典型的频谱仪其剩余调频可以达到：开环本振为,1kHz,，锁频本振为,30Hz,，合成本振,1Hz,。,37,3.3,剩余调频,38,3.3,剩余调频,39,3.4,边带噪声,(,相位噪声,),边带噪声影响到近端,(,对载波而言,),低电平信号的分辨。,相位噪声被规定为低于载波,dBc,或,dB,，只有当一个信号离系统噪声本底足够高时才能被显示。,由于系统相位噪声曲线实际上覆盖了一个较小的信号，因此频谱仪上还是不能显示出另一个小信号。,相位噪声指标被归一化到,1Hz,带宽。因此如果我们需要测量一个离开载波,10kHz,、比载波低,50dB,的信号，,RBW,为,1kHz,，我们就要求频谱仪系统本身的相噪指标为偏离载波,10kHz,相噪为,-80dBc/Hz;,因为用等式,-50dBc-10log(1kHz/1Hz)=-50-30=-80dBc,。将,50dBc/1kHz RBW,归一化到,80dBc/1Hz,。,40,3.5,自适应关系,上面分析的分辨力带宽都是指在电路处于稳态情况下的指标，但是针对频谱仪使用的实际情况还有一个很重要的因素影响到频谱仪的有效分辨力，这就是频谱仪的扫描时间。,如果频率变化率（即扫描速度）太快，某频率分量尚未达到稳定的幅度值，便变成了另一个频率，以至在各个频率上都达不到应有的幅度，输出波形比起中频滤波器的曲线（亦即在慢速扫频时的显示）有明显的压低，展宽和滞后（如图所示）。,分辨力：分辨力带宽决定了测量时间。,41,3.5,自适应关系,42,3.6,动态范围,动态范围是频谱仪在测量信号幅度方面的一个主要技术性能，它的定义是在给定的测量精度的条件下，频谱仪能够测量的同时存在于输入端的最大信号与最小信号之比，它表征了测量同时存在的两个信号幅度差的能力。,43,3.7,平均噪声电平,频谱分析仪的一个最主要的用途是探索并测量低电平信号，频谱仪的灵敏度就是它能测量的最小信号的度量。理论上一个,50,电阻负载的热噪声功率谱密度为,-174dBm,。,(,其中,则电阻的噪声功率谱密度,),。一个理想完美的接收机将不再在热噪声功率的基础上再叠加任何噪声功率，根据接收机理论，最小可测量的信号电平由下式决定。,式中,:fdB-,整机噪声系数,;,B-,接收机,3dB,带宽,(,以,Hz,为单位,),44,3.8,视频带宽,(VBW),视频带宽,(VBW),不影响频谱分析仪的频率分辨力，也不能改进灵敏度，但是它可以改善低信,/,噪比测量的鉴别性和重复性。,灵敏度,/,显示平均噪声电平值：视频宽带,45,3.8,视频带宽,(VBW),46,3.8,视频带宽,(VBW),一般视频带宽,(VBW),应该,(0.10.01),分辨力带宽,(RBW),。,从公式可以看出，灵敏度主要受限于整机的噪声系数和频谱仪的中频带宽，该噪声主要是中频放大器的中频滤波器中频带宽内的噪声能量，因此最低的显示噪声平均电平对应于最窄的分辨力带宽。,频谱分析仪的最佳灵敏度应该是在最窄的分辨力带宽，最小的输入射频衰减器设置，以及用足够的视频滤波器带宽的情况下获得的。,47,3.9,信号,/,失真,任何非线性器件都有失真现象，由于频谱仪中的混频器是一个非线性器件，它的输出除了包含所需的中频分量外，它们将产生内部失真。,48,3.10,信号,/,噪声,与失真图相似，我们也可以画出一张信号,/,噪声比与输入功率之间的关系曲线图。频谱仪的最大动态范围发生在最大可能的信号电平处。,与失真图相似，我们也可以画出一张信号,/,噪声比与输入功率之间的关系曲线图。频谱仪的最大动态范围发生在最大可能的信号电平处。,例如，假设频谱仪内部噪声为,30dB,，当分辨力带宽,B=1kHz,时，最小可测信号为其灵敏度，,DANL=-174+30+30=-114dBm,。当输入信号功率为,-14dBm,时，信噪比为,-100dBc,，而当输入电平为,-70dBm,时，信噪比便降为,-44dBc,。,49,3.10,信号,/,噪声,频谱仪的动态范围由三个因素决定,:,系统的宽带噪声本底,(,灵敏度,),输入混频器的失真性能,本地振荡器的相位噪声,前两个因素用来计算最大动态范围，因而实际的动态范围是计算的最大动态范围和噪声边带决定动态范围两者中的最小值。,50,3.10,信号,/,噪声,51,4,频谱分析仪的测量准确度,4.1,频率测量准确度,4.2,幅度测量准确度,52,4,频谱分析仪的测量准确度,用频谱分析仪测量信号很关心的一点就是要给出该信号各分量的幅度和频率。,53,4.1,频率测量准确度,用频谱分析仪测量一个复杂波形信号的各频率时明显优于任何频率计数器。其测频的准确度分两种情况给出。,没有内置计数器的频谱分析仪频率读出的允许误差极限为,频率读数频率参考误差,+,扫频宽度误差,+,分辨力带宽,频率参考误差,=,老化率自调整的时间间隔,+,调整力,+,温度稳定性,例,:,读出数率为,1GHz,，扫频宽度,500kHz,，误差,1%,，分辨力带宽,3kHz,误差,20%,；频率参考,:,年老化率,:,。温度稳定性,:,，调整力频率参考的误差,=,，,频率测量的误差,=,内置频率计数器的标志频率的允许误差为,标志频率读数频率参考误差,+,计数器分辨力,例,:,标志频率读数为,1GHz,计数器分辨力为,1Hz,频率测量误差,=,差频,(,相对,),标志测量频率误差为,差频频标频率参数误差,+2,计数器分辨力,54,4.2,幅度测量准确度,A,绝对幅度测量,用频谱仪进行信号幅度的绝对测量实际上是相对于一个已知幅度的校准源进行相对测量。频谱仪在工作之初就已经用它对其幅度的准确度进行校准，因此其准确度取决于：,1.,校准器的准确度，,2.,频率响应，,3.,参考电平的不确定度。,55,b,相对幅度测量,用频谱仪进行信号幅度的相对测量，例如测量一个信号的谐波失真，往往是把基波信号作为参考，测量谐波幅度比基波低多少。,相对幅度测量的准确度取决于：,1.,显示保真度,2.,频率响应,3.RF,输入衰减器,4.,参考电平,5.,分辨力带宽,6.,显示器刻度。,56,b,相对幅度测量,57,5,频谱分析仪使用中应注意的问题,使用过程中特别注意以下几点,:,频谱仪和被测仪起器都可靠接地。,操作员要带接地手环。,在“,DC,耦合”下，所测的信号不允许包含直流电压成分，否则会导致频谱仪工作状态发生变化，幅度测量不准确，甚至会烧毁混频管。,频谱仪的最大输入功率不能超过最大允许值（,+30dBm,）。,在进行测量时，所选用的频谱分析仪的阻抗，应与被测对象的阻抗一致。否则因失配而影响幅度测量的准确度。,58,6,频谱分析仪使用实例,E4405B,6.1,E4405B,的前后面板开关，旋钮，接头的功能,6.2,测量实例测量,AM,信号波形,6.3,测量实例看懂校准证书,59,6,频谱分析仪使用实例,E4405B,60,6.1 E4405B,的前后面板开关，旋钮，接头的功能,1),电源开关,开机,关机（待机状态）,2),设置频率和电平,Frequency(Channel):,设置与频率有关的参数。,Center Freq.,（中心频率）；,Start Freq.,（始点频率）；,Stop Freq.(,终点频率,),；,CF Step,（中心频率步进）；,Signal Track,Off/On(,信号轨迹，开、关,),；,Scale Tyoe-Log/Lin,（标尺类型）。,说明：,Span(X Scale):,设置与水平轴有关的参数。,Span,（跨度，扫频宽度）；,Span Zoom,（扫频宽度放缩）；,Full Span,（全跨度，全扫）；,Zero Span,（零跨度，零扫）；,Last Span,（上次宽度设置）。,Zone,（分区显示）,Off/On,；,Zone Center,（分区中心频率）；,Zone Span,（分区扫频宽度）。,61,3),设置输入输出,Input/Output,：设置与输入输出关的参数。,Input Z Corr,50/75,（输入输出阻抗）；,Copling,，,AC/DC,（输入耦合，,AC/DC,）；,Amplitude Ref Set,（,f=250MHz,）,on/off,（幅度参考设置，开,/,关）；,View/Trace,：设置与光轨迹有关的参数。,Trace 1,，,2,，,3,（光轨迹,1,，,2,，,3,）；,Clear Writer,（清除写入）；,Max Hold,（最大值保持）；,Min Hold,（最小值保持）；,View,（观看）；,Blank,（空）；,Operation,（操作）；,Normalizing,（归一化）,Stop Ref,（终点参考），,on/off,；,Norm Ref Posn,（归一化参考位置）。,Display,：设置与显示有关的参数。,Full Scale(,全屏显示,),；,Display Line,（显示线）；,Limits,（限定值）。,62,4),设置与测量有关的参数,Measure,：设置测量项目，与,Meas Setup,配合使用。,Meas off,（撤销测量）；,Channel Pwr,（通道功率）；,Occupied BW,（占用带宽）；,ACP,（相邻信道功率）；,Multi Carrier Power,（多载波功率）；,Power State CCDF,（互补累积分布函数）；,Harmonic Distortion(,谐波失真,),；,BurstPower,（突发功率）；,Intermod,（,TOI,）（交互调制）；,Spectrum Emission,（频谱发射）；,Spectrum Emission Mask,（频谱发射屏蔽）,.,Meas Set,：设置测量项目，与,Measure,配合使用。,Avg Number,（平均数）；,Avg Mode,（平均模式）,Exp Repeat,（指数重复）；,Range Table,（范围表）；,Max Hold,（最大值保持）；,OCP BW,PWR,（带内功率比）；,OBW Span,（占用宽度）；,X dB,（分贝数）；,Optimize,（优化）。,63,6.1 E4405B,的前后面板开关，旋钮，接头的功能,5),测量控制,Restart,（重新测量）。,Meas Control,（测量控制）,Restart,（重新测量）；,Measure,，,Single/Cont,（单次,/,连续）；,Pause,（暂停）。,6),测量模式,Mode(,模式,),Spectrum,（频谱分析）,Mode Set,（模式设置）,Radio Std,（无线网络标准）,None IS-95C,3GPP W-CDMA CDMA200(MC-1X),。,Radio Std,（,Setup,），,on/off,（无线网络标准设置，开,/,关）。,Radio Patterns,，,on/off(,无线网络,),。,Enable all Measurements,，,Yes/No(,启动全部测量，是,/,否,),64,7),检波模式,Det/Demod,（检波、解调模式）,Detector,（检波器），,Auto/Man,；,Auto(,自动,),；,Average,，,Video/Rms(,平均，视频,),；,Peak,（峰值）；,Apply Negative,（负相）；,Demod,，,off,，,AM,，,FM,，,Demod View,（,on/off,）,;Demod Time,。,Auto Couple,Auto All,（全部自动）；,PhNoise Opt,（相位噪声选择）,Auto,（自动）,;Optimize,（优化）；,Optimize Lo for Fast Tuning(,优化本振已加快调谐速度,),。,Detctor,（检波器）,-Auto,（自动）；,Average,（平均）；,Peak,（峰值）；,Sample,（采样）；,Nagative Peak,负峰值）。,Avg Type,（平均模式）,Auto,（自动）；,Video Avg,（视频平均）；,Pwr Avg,（功率平均）。,65,6.2,测量实例测量,AM,信号波形,输出信号,1000MHz,-10dBm,50%AM.,1),设置与测量模式有关项目,Measure-Meas off.,Meas Setup-Avg Number,10.,2),设置与频率（,X,）有关项目,Freq Center-Center Freq,1000MHz,Span-Span,1MHz,3),设置与电平（,Y,）有关项目,Amplitude-Ref Level,0dBm;Scale,10dB/Div,4),设置与显示有关项目,Disply-,5),设置与检波器有关项目,Det/Demod-Detector;Auto,-Demod,off,Auto Couple,Auto,Res BW-Auto,Trig-Free Run,66,6.2,测量实例测量,AM,信号波形,6),从屏幕上直接读出频率，电平,7),用,Marker,功能测量频率，电平,计算,AM,值,载波，两个边带的频率和电平。,Marker-Select Marker,1,-Normal,Delta,Marker Trace,Readout-Frequency.,Peak Search-Meas Tools,Freq Count-Make Count.On,Marker-Mkr,CF;Mkr,Start,8),其他参数测量,边带噪声,(,相位噪声,),67,用,Marker,功能测量频率，电平，计算,AM,值,载波与任何一个边带边带的频率之差就是调制频率,fm,，按下式可以算出调幅度。,如果,dB,26,（,dB,），则,AM,（）,10,。,8),其他参数测量,SSB,边带噪声,(,单边带相位噪声,),测量。,调频频偏测量。,谐波失真，三阶交调失真测量。,邻道功率测量。,68,6.3,测量实例看懂校准证书,E4405B,证书样本。,E4405B,证书,.pdf,中心频率,扫频宽度,分辨力带宽,分辨力带宽转换,频率响应,参考电平,显示平均噪声电平,校准信号,时基输出,69,