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频谱分析仪的使用注意事项和应用领域

阅读次数:372    发布时间:2022-10-26 14:55:31

频谱分析仪是测量无线电信号的必要手段,是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具。因此被广泛使用,被称为工程师的射频万用表。频谱分析仪的价格一般都不便宜。正确使用和维护频谱分析仪不仅可以减少仪器的损坏,还可以延长频谱分析仪的使用寿命。

一、使用注意事项

(1)信号输入大小的调节

频谱分析仪的输入如果过高,分析仪将使它产生非线性失真,测试出的结果则由于失真产生误差;如果信号电平过低,信号可能被分析仪的底噪声所掩盖,无法正确测量信号,这两种情况都会减小测量的动态范围。因此,使用前要十分清楚地了解信号的输入范围,正确选择输入衰减。

射频信号输入时,还应注意电缆特性阻抗与仪器输入阻抗匹配,否则信号不匹配则会引起衰减,造成测量误差。在有线电视系统中,电缆特性阻抗一般为75Ω,分析仪输入阻抗一般可以在50Ω和75Ω之间选择,所以在测量时要正确选择分析仪的输入阻抗,减小测量误差。

(2)分辨带宽的选择

在频谱分析仪中,频率分辨力是一个非常重要的概念,它是由中频滤波器的带宽决定的,这个带宽决定了仪器的分辨带宽BWRES,如果滤波器的带宽是100Hz,那么谱线频率就有100Hz的不定性。若在一个滤波器的带宽频率范围内出现了两条谱线,则不可能检出这两条谱线是不同的频率分量,但是将测出它在频率范围内的能量而不考虑多少谱线产生这一能量,因此,对于两条紧密相关的谱线,其分辨力取决于滤波器的宽度。

在实际测量过程中,应该正确选择频率分辨带宽的大小,既不能把不需要的信号混合到测量信号中,也不能把需要的信号排除在外。

(3)信号检波器的选择

频谱分析仪中的信号检波器有峰值检波和取样检波等类型,峰值检波是常用的类型。中频滤波器的输出接到检波器上,检波器产生与中频级输出的交流信号电平成正比的直流电平。我们可以根据信号测量指标的不同,选用不同的检波方式,如测量信号电平时采用峰值检波,测量噪声时采用取样检波。

(4)垂直刻度的选择

在频谱分析仪中,由于信号电平大幅度变化,一般采用对数刻度,而在检波器之前有一个对数放大器,对数放大器按照对数函数来压缩信号电平,即对于输入电平幅度V,输出电压幅度为lgV,这样大大地减小了由检测器所检测的信号电平变化,同时向用户了校准成单位为分贝的对数垂直刻度。另外也可以根据信号的不同选择线性垂直刻度,它所表示的信号范围较小。

(5)视频滤波器带宽的选择

视频滤波器是一个低通滤波器,它可以减小检波器输出的噪声变化,揭示一些已被掩盖且接近本底噪声的信号,如果噪声是待测量,则视频滤波器还有助于稳定测量。

采用宽带视频滤波器时,噪声的波动较大;采用窄带视频滤波器时,波动显著减小,两者噪声平均值一样,只是噪声的波动不同。因此,我们可以根据测试信号的类型选择视频滤波器的带宽,例如当测试信号仅为噪声信号时,窄带视频滤波器可以平滑这些噪声信号的波动,如果选择宽带视频滤波器,则由于噪声的影响,测量将有所变化。

二、应用场景

1.军事领域 在军事领域,频谱仪在电子对抗和频谱监测中被广泛应用,不同类型的雷达信号、通信电台信号、应答机信号、“敌我”识别器信号都有各自不同特征的频谱图。在民用无线电管理领域,通过频谱图,我们可以及时发现非法使用的频率,这比传统扫描监听的效率要高得多。

2.不明干扰源的定位 在不明干扰源的定位中,频谱图有助于判断干扰信号的类型,并推断出产生干扰信号的可能设备,以缩小排查范围。

3.替代场强仪 频谱仪还是一部很好的场强仪,具有比较大的动态,一些具有自动测量功能的频谱仪可以方便地读出目标信号的场强数值,同时可以显示目标频率周边的情况。

4.反窃听功能 反窃听行业,频谱分析仪可以用来发现并定位通过无线传输的窃听窃视信号。在无线电领域有很多频段被不法分子用来做窃密设备,比如对讲机频段、WIFI频段等,使用频谱分析仪可以对比分析异常信号源。

5.基站覆盖 频谱分析仪可以进行信号的测量,比如基站信号的覆盖强度,覆盖范围,屏蔽器的信号屏蔽效果,发射频段、以及一些电器设备的电磁泄露等。在一些科研单位或测评单位,测评一些设备是否符合标准时,频谱分析仪是不可或缺的一部分。

6.电子产品电磁兼容测量 频谱分析仪采用频率扫描超外差的工作方式。混频器将天线上接收到的信号与本振产生的信号混频,当混频的频率等于中频时,这个信号可以通过中频放大器,被放大后,进行峰值检波。检波后的信号被视频放大器进行放大,然后显示出来。由于本振电路的振荡频率随着时间变化,因此频谱分析仪在不同的时间接收的频率是不同的。当本振振荡器的频率随着时间进行扫描时,屏幕上就显示出了被测信号在不同频率上的幅度,将不同频率上信号的幅度记录下来,就得到了被测信号的频谱。 根据这个频谱,就能够知道被测设备是否有超过标准规定的干扰发射,或产生干扰的信号频率是多少。

7.频谱仪与跟踪信号源的配合功能 有的频谱仪内置跟踪信号源,或者支持外接跟踪信号源。频谱仪与跟踪信号源配合使用,可以显示双端口网络的频幅特性,扩展了频谱仪的用途该功能类似扫频仪和标量网络分析仪的主要功能,比普通老式扫频仪的精度要高得多,可以应用于滤波器的调校。如果频谱仪与跟踪源配合驻波电桥,还能直接图示化显示天线的匹配情况,具有天线分析仪的部分功能。

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