频谱仪带宽的正确设置
(完整版)频谱仪使用说明
频谱分析仪操作指南目录频谱分析仪操作指南 (2)第一节仪表板描述 (2)一、前面板 (2)二、后面板(略) (7)第二节基本操作 (7)一、菜单操作和数据输入 (7)二、显示频谱和操作标记 (9)三、测试窗口和显示线 (13)四、利用横轴测试频率 (17)五、自动调整 (20)七、UNCAL信息 (23)第三节菜单功能描述 (25)频谱分析仪操作指南第一节仪表板描述一、前面板这部分包括前面控制板详细的视图、按键解释和显示在那些图片上的连接器，这可从频谱仪的前部面板看到，共分为九个部分，如下所述：1、显示部分23、软盘驱动部分4、MEASUREMENT部分124□5STOP65、DATA 部分6、MARKER 部分47、CONTROL 部分168、SYSTEM部分□REMOTE1PRESET□SHIFT349、混杂的部分10、屏幕注释312图1屏幕注释二、后面板(略)第二节基本操作一、菜单操作和数据输入用面板按键和选项去操作频谱分析仪。
使用面板键时，一个常见的菜单会显示在屏幕的右边。
但是，有一些键没有相关的软菜单，如AUTO TUNE和COPY键。
每菜单选项与功能键一一对应。
选择一个菜单，需要按相应的功能键。
在一些情形中，按功能键显示附加选项。
下面的例子指出了仪表板和软按键功能的多少。
1、选择菜单按LEVEL键显示用于安装测试的菜单。
参考线值显示在活动区域中，电平菜单显示在屏幕的右边，显示如下Ref LevelATT AUTO/MNLdB/divLinearUnitsRef Offset ON/OFF2、输入数据当一个值显示在激活区时，你可利用数字键、步进键或数据旋钮改变它。
●利用数字键输入数据可利用下面的键输入数据：数字键（0到9），小数点键，和退格（BK SP）或减号（－）键。
如果你使用数字键时出错，你可用退格（BK SP）键删除最近输入的数字。
如果你没有输入任何数据，按BK SP键输入一个减号（－）。
频谱仪使用手册
在测量心中没有数的信号之前，使检查有没有不可接受的高电压。
也推荐开始测量时用最大的衰减量和最宽的扫频范围（1000MHz）。
使用者也应该考虑是否不频率范围以外（例如1200MHz）的超高信号幅度可能出现，虽然看不到它。
0Hz—150KHz频率范围内在频谱仪中是没有指标的。
若此范围出现显示，则幅度是不准确的。
技术指标频率范围：0.15—1050MHz中心频率显示精度：±100KHz标记精度：±0.1%频宽+100KHz频率分辨率：100KHz（1.5位LED）扫频精度：±10%频率稳定度：优于150KHz/小时中频带宽（-3dB）：400KHz和20KHz视频滤波器（开）：4KHz扫描频率：43Hz幅度范围：-100—+13dBm屏幕幅度显示范围：80dB（10dB/格）参考电平：-27dBm—+13dBm（500MHz）（每级10dB）电平精度：±20dB平均噪声电平：-90dBm（20KHz带宽，典型值-99dBm）失真：2次3次谐波＜-55dBc，3阶交调：-70dBc（二个信号相隔＞3MHz）灵敏度：优于-90dBm对数刻度真实度：±2dB（不加衰减）500MHz输入衰减器：0—40dB（4×10dB）输入衰减精度：±1dB/10dB输入最大电平：+10dBm±25VDC（衰减0dB）+20dBm（衰减40dB）扫频宽度：100KHz/格—100MHz/格，1-2-5分档和0Hz/格（0扫描）跟踪发生器输出频率：0.15—1050MHz输出衰减器：0—40dB（4×10dB）输出衰减精度：±1dB频率响应：±1.5dB输出阻抗：50Ω（BNC）射频干扰（RFI）：＜20dBc输出电平：-50—+1dB（10dB步进和可变调节）操作旋钮（1）电源：电源开关。
（2）亮度：光点亮暗调节。
频谱分析仪中频带宽的设计
频谱分析仪中频带宽的设计作者：何高楼、陈爽单位：中国电子科技集团公司第四十一研究所、电子测试技术国家重点实验室转载：国外电子测量技术发布时间：2008-01-15引言大多数接收机的中频频率是固定的，并在此频率上设计带通滤波器来抑制干扰、提高接收灵敏度。
在某些宽带接收机中，中频的带宽需要根据实际应用情况进行调节，如多速率的宽带通信系统等，带宽必须和码元速率相匹配，过大或过小都会对接收机的性能产生很大的影响。
频谱分析仪也不例外，只不过要求更高，中频带宽滤波器的设计直接关系到整机动态范围、频率分辩率、解调带宽以及功率测量准确度等关键技术指标。
1 设计原理在某些特定的情况下，采用开关切换的方法是一种简洁而且适用的方法，但这只适用于带宽变化不多的场合下，比如4-5个以下。
随着带宽数量的增加，这种方法就不再适用，其带来的最直接结果是电路变得异常庞大和复杂。
图1 同步调谐滤波器频谱分析仪需要的中频带宽可能从几赫兹到几兆赫兹连续变化[2]。
对于这些需求，采用程控带宽滤波器是比较简洁而且经济的方法。
对于程控带宽滤波器来说，同步调谐滤波器是一种比较理想的解决方法。
如图1所示：它由多级中心频率和Q值相等的谐振回路组成。
各级之间通过FET高阻放大器缓冲隔离。
单级的带宽由下式给出[1]：通过改变串联电阻Rs可以降低整个谐振回路的Q值，从而改变带宽，它通常由PIN二极管构成。
这种电路结构有许多优点：调节方便；容许各级间的轻微不平衡；具有良好的脉冲响应特性；群时延变化较小；另外，这种拓扑结构的总Q值大于单级的Q值。
级联后的总带宽可用级联公式计算如下[1]：式中，n为谐振回路的级数，为n级谐振后的电路总带宽，为单级谐振回路的带宽；如果采用4级级联谐振回路，通过式(2)可以算出单级带宽为总带宽的2.3倍。
图2 程控中频带宽滤波器实现原理框图分辨率带宽反映了频谱仪的不同档次，经济型为1kHz～3MHz；中档型约为30Hz～3MHz；高档为1Hz～3MHz。
频谱分析仪设置
ROHDE&SCHWARZ FSH3频谱分析仪100KHz….3GHz基本设置以及测试方法：以扫描800MHz频段CDMA网络283频点反向干扰为例。
（1到6为扫描仪设置部分）1.设置中心频率(指当前频谱仪的可测试频谱的中心频率)：按“FREQ”键，输入833.49MHz按“ENTER”键确定；按“MARKER”键输入833.49MHz按“ENTER”键确定。
（中心频率计算公式：前向f0=870+0.03*N,反向f=825+0.03*N，N为频点号；）2.设置带宽SPAN(指当前频谱仪的可测试的频谱宽度):按“SPAN”键输入2MHz按“ENTER”键确定。
3.输入信号衰减（ATT）(当有大信号输入时，需要对信号进行适当衰减，如果不衰减，频谱仪本身可能会产生大量互调分量，影响测试结果的准确性；另外，当直接在基站射频输出口测试时，不加衰减器会对频谱仪造成损坏。
):先按“AMPT”键、再按“F2”键，选择每格数值，同时自动对应衰减值ATT（初期干扰信号非常弱时选择“2dB/DIV”或“5dB/DIV”选项，通常选“5dB/DIV”；接近干扰源、干扰信号强度大时选“10dB/DIV”）。
4.REF LEVEL设置（显示屏幕所显示最大信号电平值）：按按“AMPT”键输入“适当的电平值”（根据干扰信号强度而设置大小，接近干扰源时设置的大一些，离干扰源远、干扰信号弱时设置小一些；例如：-90dBm、-60dBm等等）按“ENTER”键确定。
5.接收信号分辨带宽（RBW）(即频谱仪可以分辨的最小信号带宽，该参数设置越小，仪器的接收灵敏度越高，即仪器本身噪声越低)：先按“BW”键、再按“F1”键，输入100KHz 按“ENTER”键确定。
6.视频滤波带宽（VBW）(是指频谱仪混频后中频滤波器带宽，带宽越窄，曲线越平滑)：先按“BW”键、再按“F3”键，输入100Hz按“ENTER”键确定。
7.把接收天线（八木天线）连接到RF INPUT接口上。
数字中频式频谱仪的分辨率带宽设计
数字中频式频谱仪的分辨率带宽设计频谱分析仪按实现方式可分为模拟式和数字式两种，前者以模拟滤波器为基础，后者则以数字滤波器和FFT分析为基础。
相比之下，模拟式频谱分析仪不能获得实时频谱，且由于模拟滤波器会受到非线性、温漂、老化等影响，测量精度不高；而数字式频谱分析仪由于其基于数字滤波器，故而形状因子小，频率分辨率高，稳定性好，可以获得很窄的分析带宽，而测量精度较高；而且由于它基于高速ADC技术、数字信号处理技术、FFT分析等进行设计，因而具有多种谱分析能力。
随着现场可编程门阵列(FPGA) 器件、DSP器件等在芯片逻辑规模和处理速度等方面性能的迅速提高，数字式频谱仪的测量速度更快、实时性也更强。
在数字中频式频谱仪中，分辨率带宽滤波是数字中频处理模块设计的关键，它决定了频谱分析的有效信号带宽，同时表征频谱仪在响应中明确分离出两个输入信号的能力，是频谱仪的主要技术指标之一。
为了满足信号的实时性和精度要求，通常以高速A/D采样得到数字中频信号，但其数据率过高，故其成为数字处理的瓶颈。
一般需要使用数字正交解调技术将信号搬移至基带，然后通过多速率信号处理技术来设计抽取滤波器，以降低数据率，最终实现数字FIR滤波器。
本文采用数字下变频技术，并基于FPGA硬件设计数字中频处理模块，调用不同的IP核进行设计，同时采用参数可配置的结构来实现可变抽取率滤波器和分辨率带宽数字滤波器。
由于IP核是经过了严格的性能测试并且进行了优化，时序稳定，因而可以满足系统高速与实时性处理的要求。
1 数字下变频原理全数字中频处理技术是软件无线电中的关键技术之一，它主要应用于将中频信号下变频至基带信号，在降低采样率的同时，该技术可保证所需要的信号不被混叠，因而十分方便于后续更多基带信号处理技术的使用。
全数字中频技术包含数字正交解调技术和多抽样率信号处理技术两部分。
1.1 数字正交解调正交解调也称为正交变频，它主要通过数字混频实现，设输入中频信号为：其中，信号中心频率远大于信号带宽B，且信号的采样速率满足奈奎斯特定理，即f0>>B，fs>2B。
频谱仪检定规程
频谱分析仪检定规程目录：1 范围 (2)2 概述 (2)3 计量器具控制 (2)3.1 首次检定、后续检定和使用中检验 (2)3.2 检定条件 (2)3.3 检定用设备 (2)4 检定项目和检定方法 (4)4.1 外观及工作正常性检查 (4)4.2 参考频率的检定 (4)4.3 频率读数准确度的检定 (5)4.4 游标计数准确度的检定 (5)4.5 扫频宽度的检定 (6)4.6 噪声边带的检定 (7)4.7 系统相关边带的检定 (8)4.8 剩余调频的检定 (9)4.9扫描时间的检定 (11)4.10 显示刻度保真度的检定 (12)4.11 输入衰减器开关/切换不确定度的检定 (14)4.12 参考电平准确度的检定 (15)4.13 分辨率带宽转换不确定度的检定 (16)4.14 绝对幅度准确度（参考设置）的检定 (17)4.15 完整的绝对幅度准确度的检定 (19)4.16 分辨率带宽准确度的检定 (20)4.17 频率响应的检定 (21)4.18 其他输入相关杂散相应的检定 (23)4.19 杂散响应（包括三阶交调失真与二次谐波失真）的检定 (26)4.20 增益压缩的检定 (30)4.21 平均显示噪声电平的检定 (31)4.22 剩余响应的检定 (33)4.23 快速时域幅度准确度的检定 (34)4.24 跟踪发生器绝对幅度和游标准确度的检定（只针对选件1DN/1DQ） (35)4.25 跟踪发生器电平平坦度的检定 (35)1 范围本规程适用于新制造、使用中和修理调整后，频率分析范围在30H z-26.5G Hz的频谱分析仪的检定。
本规程以Angilent ESA系列为例，其它型号的频谱分析仪可参照执行。
2 概述频谱分析仪是一种带有显示装置的超外差接收设备，由预选器、扫频本振、混频、中放、滤波、检波、放大、显示等部分组成。
主要用于频谱分析，也可用于测量频率、电平、增益、衰减、调制、失真、抖动等，是通信、广播、电视、雷达、宇航等技术领域中不可缺少的仪器。
频谱分析仪应用解惑之带宽
图 9 不同 RBW 的底噪高低 在测量靠近中心频率的发射分量时，需要采用较窄的分辨带宽。RBW 设置的大小能决定是否能把两个 相临很近的信号分开，只有设置 RBW 大于或等于工作带宽时，读数才准确；但是如果信号太弱而底噪又太 高，频谱仪则无法准确分辨信号，此时即使 RBW 大于工作带宽读数也会不准。 测试信道的功率或是链路噪声时，既不能太大，也不能太小，应该与信号的带宽相对应，一般的测试 规范中会给出相应的 RBW 条件。分辨率带宽常小于参考信道的带宽时，测量结果应为参考带宽内各分量的 总和（其和应为功率求 和，除非特别要求杂散信号按照电压求和） ，此时通常会使用频谱分析仪中 Meas 的 Channel Power 或 ACPR 等功能。
图 5 成型滤波器移动选择频率
如此来说，极端细致分辨能力的滤波器，相当于使用一个冲击函数去选择出需要的频率。如何构造一 个冲击函数形状的滤波器呢，它在时域上是时间无穷幅度不变的，也就是不可能构造出来。退一步讲，使 用一个矩形（形状因子为极限 1）作为选择的形状，仍然面临非常长的响应时间。也就是说矩形系数越好， 分辨能力越细的滤波器实现成本越高，所以说，把一个理论上本来就很干净的正弦波检测为一根同样干净 的细细的谱线，实现成本是非常巨大的，我们的工作就是在理想和现实之间寻找一个成本合适的平衡点： 这个滤波器既要有良好的形状选择性，又要易于实现，还要对于各种测量场景（功率，噪声，分析等）表 现较为一致的结果。 这时候高斯（Gaussian）滤波器闪亮登场了！是的，就是那个历史上最伟大没有之一的数学天才高斯， 拿破仑东征曾经因为他在哥根廷大学执教而放弃了炮轰这座城市。我们小学时有高斯计算 1+2+3+...+99+100 等差数列的故事， 中学时有高斯函数[x]， 大学时有高斯分布， 高斯不等式， 高斯过程…… 那么频谱分析仪中的高斯滤波器是什么样子，为什么频谱分析仪的频率选择使用了高斯滤波器？
频谱仪的解析带宽
频谱仪的解析带宽
频谱仪的解析带宽是指频谱仪能够分辨出两个接近的频率信号的最小频率间隔。
也可以理解为频谱仪能够准确测量频率的能力。
解析带宽取决于频谱仪的特性和参数，例如带宽、分辨率带宽（RBW）、采样率等。
在实际应用中，解析带宽通常由频谱仪的RBW决定。
RBW越小，频谱仪就能够分辨出越接近的频率信号，解析带宽也就越宽。
例如，如果频谱仪的RBW 为1 kHz，则它可以分辨出两个频率间隔为1 kHz的信号。
需要注意的是，解析带宽并不是频谱仪测量信号的准确度，而是信号之间能够被区分开的能力。
在频谱仪测量信号时，如果信号的频率间隔小于解析带宽，可能会导致信号混叠（spectral leakage）现象，即信号之间相互干扰，使得测量结果不准确。
因此，在选择频谱仪时，需要考虑解析带宽的大小以适应特定应用场景的测量要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
频谱仪带宽的正确设置
在测量一些CATV系统指标中，常常要用到频谱仪，为了使测量结果准确，在频谱仪的使用上常涉及到一个分辨带宽设置的问题。
要弄清这个问题，得要知道一些频谱仪的基本原理。
图1是频谱仪的基本原理框图。
图中的中频频率（输入信号通过与本振信号的和频或差频产生），本振受斜波发生器的控制，在斜波发生器的控制下，本振频率将从低到高的线性变化。
这样在显示时，斜波发生器产生的斜波电压加到显示器的X轴上，检波器输出经低通滤波器后接到Y轴上，当斜波发生器对本振频率进行扫描时显示器上将自动绘出输入信号的频谱。
检波器输出端的低通滤波器称为视频滤波器，用在分析扫描时对响应进行平滑。
图1 频谱分析仪原理框图
1、分辨带宽
在频谱分析仪中，频率分辨率是一个非常重要的概念，它是由中频滤波器的带宽所确定的，这个带宽决定了仪器的分辨带宽。
例如，滤波器的带宽是100KHZ。
那么谱线频率就有100KHZ的不定性，也即在一个滤波器的带宽频率范围内，出现了两条谱线的话，则仪器不能检出这两条谱线，而只显示一条谱线，此时仪器所反映的谱线电平（功率）是这两条谱线的电平功率的叠加。
因此会出现测量误差。
所以，对于两条紧密相关的谱线，其分辨力取决于滤波器的带宽。
图2
我们以测量载波电平为例，对仪器的分辨带宽设置加以比较，图2是分辨带宽分别是（由下到上）30KHZ、300KHZ、3MHZ的频谱曲线（输入为单个载波信号），在设置分辨带宽时，我们考虑的是仪器是否能充分响应输入信号时有足够的带宽，正确的方法是展宽滤波器的带宽，当在屏幕上观察到信号载波幅度不再增加时，就表示中频滤波器对输入信号的响应已有足够的带宽了。
在图中我们看到，当分辨带宽在300KHZ到3MHZ变化时，显示的信号幅度没有变化，这就可以认为300KHZ带宽已经足够了。
另外，分辨带宽在300KHZ和3MHZ之间设置时，对于单个载波情况下的信号幅度没有变化，但是在实际测。