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频谱分析仪概述及选购要点

  在无线通信设备、元器件或系统测试应用中,频谱分析仪是应用最广泛的测量设备。它能测量和显示射频信号的频谱分布,也能测量和读取频率和幅值信息。尽管当前无线通信以数字通信技术为主,但是频谱分析仪测量频谱仍然是一种不可缺少的重要手段。

  如需选择频谱分析仪,请先考虑如下关键点:

  1、频率范围

  选择合适的频谱分析仪首选考虑它的频率范围,如1GHz、3GHz等。所以在所有的应用中频率范围是首先要考虑的。

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  2、底噪

  在没有外部信号输入的情况下频谱分析仪的底部噪声电平称为底噪。它显示了频谱分析仪能测量的最低信号。通常底噪与分辨率带宽有关(RBW)。

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  3、突波噪声

  在没有外部信号输入的情况下,机器本身固有的类似信号产生的电路噪声叫作频谱分析仪的突波噪声。与底噪不同,突波噪声如一个有具体频率的信号。

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  4、谐波(HD)

  频谱分析仪本身也产生谐波,因此如果频谱分析仪产生的谐波大于输入信号的谐波,谐波测量就会出现错误,如图4所示。

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  5、相位噪声

  相位噪声体现了信号纯度。在图5中,两个输入信号有不同的相位噪声,低的信号比高的信号更纯,那么它就有较佳的相位噪声。

  图5体现了相位噪声的定义,通常以在一定的频偏下功率相差多少dBc来定义。例如,-50dBc@200kHz offset,30kHz RBW。

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  6、三阶交互调变(TOI)

  当具有两个频率的信号或两种不同频率的信号同时输入频谱分析仪时,会引发三阶交互调变。设输入信号的频率为f1和f2,则谐波如下:

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  我们最关心的是3阶谐波,如果f1和f2非常接近,那么2f2-f2和2f2-f1也将非常接近于初始信号,此时滤波器会很难滤掉这些谐波,如图6

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  当输入信号频率100和100:1时,它们的三阶谐波99.9(2f2-f2)和100.2(2f2-f1)非常接近初始信号,这将给滤波器的设计带来挑战。因此频谱分析仪自身的交互调变失真也会限制测量两信号的能力。

  7、动态范围

  不同的公司对动态范围定义不同,但实际都指向同一件事情:精确测量幅度的能力。考虑到上述说明,实际包括的动态范围不只一项。例如,如果测量两种信号,需要考虑交互调变失真。如果输入信号的频率叠加在突波噪声之上,就会限制动态范围。通常,底噪和最大测量准位之间的部分定义为动态范围。有时也将显示范围(80和100dB)成为动态范围,它描述了显示范围的电平范围。图7描述了全部过程。

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  8、应用

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