E4405B频谱分析仪的工作原理和使用方法 (1)
频谱分析仪的原理及进展 分析仪是如何工作的
频谱分析仪的原理及进展分析仪是如何工作的频谱分析仪是对无线电信号进行测量的必备手段，是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具。
因此，应用特别广泛，被称为工程师的射频万用表。
1、传统频谱分析仪传统的频谱分析仪的前端电路是确定带宽内可调谐的接收机,输入信号经变频器变频后由低通滤器输出,滤波输出作为垂直重量,频率作为水平重量,在示波器屏幕上绘出坐标图,就是输入信号的频谱图。
由于变频器可以达到很宽的频率,例如30Hz—30GHz,与外部混频器搭配,可扩展到100GHz以上,频谱分析仪是频率覆盖最宽的测量仪器之一、无论测量连续信号或调制信号,频谱分析仪都是很理想的测量工具。
但是,传统的频谱分析仪也有明显的缺点,它只能测量频率的幅度,缺少相位信息,因此属于标量仪器而不是矢量仪器。
2、现代频谱分析仪基于快速傅里叶变换（FFT）的现代频谱分析仪，通过傅里叶运算将被测信号分解成分立的频率重量,达到与传统频谱分析仪同样的结果。
这种新型的频谱分析仪接受数字方法直接由模拟/数字转换器（ADC）对输入信号取样,再经FFT处理后获得频谱分布图。
在这种频谱分析仪中，为获得良好的仪器线性度和高辨别率,对信号进行数据采集时 ADC的取样率最少等于输入信号最高频率的两倍,亦即频率上限是100MHz的实时频谱分析仪需要ADC有200MS/S 的取样率。
目前半导体工艺水平可制成辨别率8位和取样率4GS/S的ADC 或者辨别率12位和取样率800MS/S的ADC,亦即,原理上仪器可达到2GHz的带宽，为了扩展频率上限,可在ADC前端加添下变频器,本振接受数字调谐振荡器。
这种混合式的频谱分析仪可扩展到几GHz以下的频段使用。
FFT的性能用取样点数和取样率来表征,例如用100KS/S的取样率对输入信号取样1024点,则最高输入频率是50KHz和辨别率是50Hz。
假如取样点数为2048点,则辨别率提高到25Hz。
由此可知,最高输人频率取决于取样率,辨别率取决于取样点数。
频谱分析仪的工作原理和使用方法
频 谱 分 析 仪 的 工 作 原 理 和 使 用 方 法
2.1.1 实时频谱分析仪
图2.3是付里叶分析仪原理框图。由于取样与 A/D转换速度的限制，快速付里叶变换(FFT)式 频谱分析仪无法用于高频及微波范围的频谱分 析仪。
模拟滤波器 模/数变换器 数字滤波器 衰减器 取样器 处理器 显示器 A D
FFT
图2.3付里叶分析 仪原理框图
fs
频 谱 分 析 仪 的 工 作 原 理 和 使 用 方 法
频 谱 分 析 仪 的 工 作 原 理 和 使 用 方 法
3 频谱分析仪性能参数的基本概念
频 谱 分 析 仪 的 工 作 原 理 和 使 用 方 法
1.2频谱仪的发展
30年代末期，第一代扫频式频谱仪诞生。 60年代末期，可以为频谱仪提供频率和幅度的校准， 前端预选的频谱仪问世，它标志着频谱仪从此进入了 定量测试的时代。 70 70年代末，随着集成电路技术，快速A/D变换技术， A/D 频率合成技术，数字存储技术，尤其是微处理器技术 的飞速发展，频谱仪的技术指标大幅度提高。频率范 围扩展到100Hz-20GHz，分辨力带宽达到10Hz。 现在，频谱分析仪的测量频率范围已达到30Hz50GHz，外混频可以扩展到mm波波段，分辨力带宽 从1Hz-3MHz，测量信号的动态范围100dB，显示平均 噪声-110dBm。
镜像频率干扰
频 谱 分 析 仪 的 工 作 原 理 和 使 用 方 法
频谱分析仪的原理和应用
频谱分析仪的原理和应用一、频谱分析仪的原理频谱分析仪是一种用于分析信号频谱的仪器。
它基于傅里叶变换的原理，将时域信号转换为频域信号，从而可以对信号的频谱特性进行分析。
频谱分析仪的主要原理如下：1.傅里叶变换：傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的数学方法。
频谱分析仪通过对信号进行傅里叶变换，可以将信号分解成不同频率的成分，从而得到信号的频谱图。
2.FFT算法：快速傅里叶变换（FFT）是一种高效计算离散傅里叶变换的算法。
频谱分析仪通常使用FFT算法对信号进行频谱分析，以实现实时的频谱显示和分析。
3.功率谱密度：频谱分析仪通过计算信号功率谱密度，可以得到不同频率下的信号功率分布情况。
功率谱密度可以反映信号的频谱特性，包括频率分量的强度、分布和峰值等信息。
4.窗函数：为了减少频谱泄漏和谱分辨率损失，频谱分析仪通常使用窗函数对信号进行加窗处理。
常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗等，不同窗函数会对频谱的主瓣宽度和副瓣衰减等产生影响。
二、频谱分析仪的应用频谱分析仪在科学研究、工程领域和日常生活中具有广泛的应用。
下面列举了一些常见的应用场景：1. 无线通信•频率分配：频谱分析仪可以用于无线通信系统中的频率规划和频段分配。
通过分析不同频段的使用情况，可以避免频谱的重叠和冲突，提高通信系统的传输效率和可靠性。
•信道测量：频谱分析仪可以对无线信道进行测量和分析，了解信道的传输特性和衰减情况。
这对于优化信号传输、调整天线方向和减少干扰都是非常重要的。
2. 电子设备测试•信号分析：频谱分析仪可以用于对电子设备的输入和输出信号进行分析。
通过分析信号的频谱特性，可以检测设备是否存在频率误差、频率扭曲和幅度失真等问题。
•干扰检测：频谱分析仪可以用于检测和定位电子设备之间的干扰问题。
通过分析干扰源的频谱特征，可以确定干扰源的位置和频率，从而采取相应的措施进行干扰抑制和消除。
3. 音频处理•音频分析：频谱分析仪可以对音频信号进行频谱分析，了解音频信号的频率分布和能量分布情况。
频谱仪的操作和使用要点及工作原理
频谱仪的操作和使用要点及工作原理频谱仪的操作和使用要点1、怎样设置才能获得频谱仪较好的灵敏度，以便利观测小信号？首先依据被测小信号的大小设置相应的中心频率、扫宽（SPAN）以及参考电平；然后在频谱分析仪没有显现过载提示的情况下渐渐降低衰减值；假如此时被测小信号的信噪比小于15db，就渐渐减小RBW，RBW越小，频谱分析仪的底噪则越低，灵敏度就越高。
假如频谱分析仪有预放，打开预放。
预放开，可以提高频谱分析仪的噪声系数，从而提高了灵敏度。
对于信噪比不高的小信号，可以削减VBW或者接受轨迹平均，平滑噪声，减小波动。
需要注意的是，频谱仪测量结果是外部输入信号和频谱分析仪内部噪声之和，要使测量结果精准，通常要求信噪比大于20db。
2、辨别率带宽（RBW）越小越好吗？RBW越小，频谱分析仪灵敏度就越好，但是，扫描速度会变慢。
建议依据实际测试需求设RBW，在灵敏度和速度之间找到平衡点–既保证精准测量信号又可以得到快速的测量速度。
3、平均检波方式（Average Type）是如何选择、Power？Logpower？Voltage？Logpower对数功率平均、它通常又称为Videoaveraging，这种平均方式具有最低的底噪，适合于低电平连续波信号测试。
但对”类噪声“信号会有确定的误差，比如宽带调制信号W—CDMA等。
功率平均、又称RMS平均，这种平均方式适合于“类噪声“信号（如CDMA）总功率测量。
电压平均、这种平均方式适合于观测调幅信号或者脉冲调制信号的上升和下降时间测量。
4、扫描模式的选择、SWEEP还是FFT？现代频谱仪的扫描模式通常都具有SWEEP模式和FFT模式。
通常在比较窄的RBW设置时，FFT比SWEEP更具有速度优势，但在较宽RBW的条件下，SWEEP模式更快。
当扫宽小于FFT的分析带宽时，FFT模式可以测量瞬态信号；在扫宽超出频谱分析仪的FFT分析带宽时，假如接受FFT扫描模式，工作方式是对信号进行分段处理，段与段之间在时间上存在不连续性，则可能在信号采样间隙时，丢失有用信号，频谱分析就会存在失真。
频谱分析仪的使用方法
频谱分析仪的使用方法频谱分析仪是一种用于测量信号频谱的仪器，它可以帮助我们分析信号的频率成分和功率分布，对于电子、通信、无线电等领域的工程师和技术人员来说，频谱分析仪是一种非常重要的工具。
在本文中，我们将介绍频谱分析仪的基本使用方法，希望能够帮助读者更好地掌握这一工具的操作技巧。
首先，使用频谱分析仪之前，我们需要确保设备的连接是正确的。
通常情况下，频谱分析仪会有一个输入端和一个输出端，我们需要将待测信号连接到输入端，并将输出端连接到显示设备或者记录设备上。
在连接好设备之后，我们需要打开频谱分析仪，并进行一些基本的设置。
接下来，我们需要设置频谱分析仪的中心频率和带宽。
中心频率是我们希望观测的信号频率，而带宽则是我们希望观测的频率范围。
通过设置这两个参数，我们可以确保频谱分析仪能够准确地捕捉到我们感兴趣的信号。
在设置好中心频率和带宽之后，我们需要调整频谱分析仪的分辨率带宽。
分辨率带宽是指频谱分析仪在测量信号时的频率分辨能力，通常情况下，分辨率带宽越小，频谱分析仪的测量精度就越高。
因此，我们需要根据实际情况来调整分辨率带宽，以确保我们能够获得准确的测量结果。
在进行测量之前，我们还需要注意一些其他的设置，比如参考电平、RBW（分辨率带宽）、VBW（视频带宽）等参数的设置。
这些参数会影响到频谱分析仪的测量结果，因此我们需要根据实际情况来进行调整。
当所有的设置都完成之后，我们就可以开始进行信号的测量和分析了。
在测量过程中，我们需要注意观察频谱分析仪的显示屏，以确保我们能够及时地发现信号的变化。
同时，我们还可以通过调整频谱分析仪的参数，比如RBW和VBW，来获得更加详细和准确的测量结果。
除了基本的测量功能之外，一些先进的频谱分析仪还具有其他的功能，比如谐波分析、调制解调功能、无线电频谱监测等。
这些功能可以帮助我们更加全面地了解信号的特性，对于一些特定的应用场景来说，可能会有非常重要的意义。
总的来说，频谱分析仪是一种非常重要的测量工具，它可以帮助我们分析信号的频率成分和功率分布，对于电子、通信、无线电等领域的工程师和技术人员来说，掌握频谱分析仪的使用方法是非常重要的。
频谱仪原理及使用方法
频谱仪原理及使用方法频谱仪是一种用来分析信号频谱的仪器，它能够将信号的频谱分解为不同频率成分的幅度或相位信息，从而提供了对信号频谱特性的详细了解。
频谱仪广泛应用于无线通信、音频处理、雷达系统、天文观测等领域。
一、频谱仪原理：频谱分析基于信号的傅里叶分析原理，将时域中的信号转换为频域中的频谱信息。
频谱仪的工作原理主要包括三个步骤：采样、转换和显示。
1.采样：频谱仪通过将信号进行采样，将连续的时域信号转化为离散的时序数据。
采样定理要求采样率必须大于信号的最大频率，以确保不会发生混叠现象。
2.转换：采样的信号需要通过电子转换器进行模拟到数字的转换。
最常见的转换方式是快速傅里叶变换（FFT），它可以将时域信号转换为频域信号。
3.显示：转换后的频域数据通过显示单元在频谱仪的屏幕上进行显示。
频谱仪通常可以显示频谱的幅度信息或相对相位信息，用户可以根据实际需要选择不同的显示模式。
二、频谱仪使用方法：1.连接设备：首先将待分析的信号源与频谱仪相连，可以通过电缆连接、无线连接等方式进行。
2.设置参数：根据需要设置频谱仪的采样率、带宽、分辨率等参数。
采样率和带宽的选择需根据信号的特点进行调整，以保证能够正确捕获信号的频谱信息。
3.观测目标：确定待测信号的特点和需求，如频率范围、幅度范围等。
根据实际需求选择适当的显示模式和触发模式，并调整触发电平、触发延时等参数。
4.分析信号：开始对信号进行分析，根据实际需要选择合适的时间窗口、分辨率、峰值保持等参数，以获取准确的频谱信息。
5.解读结果：根据频谱仪显示的频谱图，观察信号的频率分布和幅度特征。
可以通过缩放、平移、峰值等功能，对结果进行详细的分析和解读。
6.数据处理：对采集到的频谱数据进行处理，可以进行谱线拟合、峰值提取、频偏校正等操作，得到更准确的频谱信息。
7.存储和输出：频谱仪通常具有数据存储和输出功能，可以将频谱数据保存到存储器中，并通过接口将数据输出到计算机或其他设备进行后续处理或记录。
频谱分析仪的原理操作应用pdf
频谱分析仪的原理操作应用1. 介绍频谱分析仪是一种常用的电子测试仪器，用于分析信号的频谱特征。
本文将介绍频谱分析仪的原理、操作和应用。
2. 频谱分析仪的原理频谱分析仪基于傅里叶变换原理，将信号从时域转换为频域，通过显示信号在不同频率下的幅度和相位信息，实现对信号频谱特性的分析。
2.1 傅里叶变换傅里叶变换是将一个信号从时域转换为频域的数学工具。
它将一个连续或离散的时域信号分解成不同频率分量的叠加，得到信号在频域上的表示。
2.2 快速傅里叶变换快速傅里叶变换（FFT）是一种快速计算离散傅里叶变换（DFT）的算法。
它通过降低计算复杂度，提高计算速度，广泛应用于频谱分析仪中。
3. 频谱分析仪的操作频谱分析仪的操作步骤如下：1.连接信号源：将待分析的信号源与频谱分析仪进行连接，确保接口连接正确。
2.设置参数：根据需要设置频谱分析仪的参数，包括采样率、带宽、中心频率等。
3.选择窗函数：窗函数用于减小信号频谱泄露和谱线扩展的影响，根据需要选择合适的窗函数。
4.启动分析：启动频谱分析仪，开始对信号进行频谱分析。
5.分析结果显示：频谱分析仪会将信号的频谱特征以图表的形式显示出来，包括幅度谱、相位谱等。
4. 频谱分析仪的应用频谱分析仪在各个领域都有广泛的应用，以下是几个常见的应用场景：4.1 通信领域在通信领域，频谱分析仪用于对通信信号进行分析和测试，包括调制解调、频谱占用等方面的研究。
4.2 音频领域在音频领域，频谱分析仪用于音频信号的分析和处理，可以用于音乐制作、音频调试等方面。
4.3 无线电领域在无线电领域，频谱分析仪用于无线电信号的分析和监测，可以用于无线电频段的占用情况、频率干扰等方面的研究。
4.4 电力领域在电力领域，频谱分析仪用于电力系统的故障检测和干扰分析，可以帮助发现电力设备的故障和电磁干扰源。
5. 总结本文介绍了频谱分析仪的原理、操作和应用。
频谱分析仪通过傅里叶变换将信号从时域转换为频域，并显示信号在不同频率下的幅度和相位信息，实现对信号频谱特性的分析。
频谱分析仪的原理与应用
频谱分析仪的原理与应用1. 什么是频谱分析仪？频谱分析仪是一种用于测量和分析信号频谱的仪器。
它能够将一个复杂的信号分解成不同频率分量，并显示出这些频率分量的幅度和相位信息。
频谱分析仪被广泛应用于无线通信、音频处理、电力系统等领域，主要用于故障诊断、信号质量评估和频谱监测等方面。
2. 频谱分析仪的工作原理频谱分析仪的工作原理基于信号的傅立叶变换。
傅立叶变换是将一个时域信号转换为频域信号的数学技术。
频谱分析仪通过对输入信号进行采样，然后使用快速傅立叶变换（FFT）算法将时域信号转换为频域信号。
FFT算法能够高效地计算出信号的频谱信息。
3. 频谱分析仪的应用频谱分析仪在各种领域中都有重要的应用，下面列举了一些常见的应用场景：3.1 无线通信在无线通信中，频谱分析仪用于信号质量评估和频谱监测。
它能够帮助工程师检测和解决信号干扰问题，提高通信系统的性能和可靠性。
3.2 音频处理频谱分析仪在音频处理领域中也有广泛的应用。
它可以帮助音频工程师分析音频信号的频谱特性，对音频进行均衡处理、降噪处理等，提高音频的质量。
3.3 电力系统频谱分析仪在电力系统中用于故障诊断和监测电力质量。
它可以检测和分析电力系统中的谐波、干扰等问题，提供电力系统运行的安全保障。
3.4 振动分析在机械领域，频谱分析仪可用于振动分析。
通过监测和分析机械设备的振动信号，可以判断设备的工作状态、故障原因等，以便进行维护和修理。
3.5 科学研究频谱分析仪在科学研究中也扮演着重要的角色。
比如在天文学中，频谱分析仪用于研究星体的辐射能谱，从而推断星体的性质和演化过程。
4. 频谱分析的优势和局限性频谱分析仪具有以下优势：•可以将信号分解为不同频率分量，便于对信号进行深入分析。
•可以显示信号的频谱信息，对信号特性进行可视化。
•可以帮助工程师解决信号质量问题和干扰问题，提高系统性能。
然而，频谱分析仪也有一些局限性：•频谱分析仪需要对信号进行采样和数字化，可能会引入一定的误差。
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3.5 自适应关系
频谱分析仪的工作原理和使用方 法
3.6 动态范围 3.7 灵敏度 3.8 视频带宽(VBW) 3.9 信号/失真 3.10 信号/噪声 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 5 频谱分析仪使用中应注意的
问题 6 频谱分析仪使用实例－
1.2频域分析
观察并分析信号的幅度(电压或功率)与频率的关系，它 能够获取时域测量中所得不到的独特信息。例如谐波 分量，寄生信号，交调、噪声边带。最典型的频域信 号分析是测量调制，失真和噪声。通常进行信号频域 分析的仪器就是频谱分析仪。
1.2频域分析
调调制制 失失真真
.
噪噪声声
1.2频域分析
频谱分析仪(频谱仪)是信号频域特性分析的重 要工具。它将一个由许多频率分量组成复杂的 信号分解成各个频率分量。每一个频率分量的 电平被依次显示出来。
频域分析测量有许多独特的优点。用频谱分析 的方法很容易测量一个信号频率，功率，谐波 分量，调制假信号和噪声等。
1.2频谱仪的发展
30年代末期，第一代扫频式频谱仪诞生。 60年代末期，可以为频谱仪提供频率和幅度的校准，
前端预选的频谱仪问世，它标志着频谱仪从此进入了 定量测试的时代。
70年代末，随着集成电路技术，快速A/D变换技术， 频率合成技术，数字存储技术，尤其是微处理器技术 的飞速发展，频谱仪的技术指标大幅度提高。频率范 围扩展到100Hz-20GHz，分辨力带宽达到10Hz。
现在，频谱分析仪的测量频率范围已达到30Hz50GHz，外混频可以扩展到mm波波段，分辨力带宽 从1Hz-3MHz，测量信号的动态范围100dB，显示平均 噪声-110dBm。
对于非周期性信号(如随机信号)可以看成是一 个周期T为无限大的周期信号，即频率间隔为 无限小，其谱线是连续的，称为连续谱。
2.1.1 实时频谱分析仪
所谓实时频谱分析仪是指能实时显示信号在某 一时刻的所有频率成分的分析结果。见图2.2。
滤波
检波
指示
输入
预放
图2.2 实时频谱分析 仪
2.1.1 实时频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理和使用方法
1. 概述 2 频谱分析仪的工作原理 3 频谱分析仪性能参数的基本概念 4 频谱分析仪的测量准确度 5 频谱分析仪使用中应注意的问题 6 频谱分析仪使用实例－E4405B
频谱分析仪的工作原理和使用方法
1. 概述
1.1 时域分析
1.2 频域分析
1.3 频谱仪的发展
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
1 概述
1.1 时域分析 1.2 频域分析 1.3 频谱仪的发展
1 概述
无论你是一个电子设备或系统的设计制造工程 师，还是一个电子器件或系统的现场维护/修理 人员，都需要一台能观察并帮助你分析你的设 备或系统产生的电信号或电信号通过你的器件 或系统后质量变化的情况，比如，信号的功率 和幅度，调制或边带等等，通过分析来验证你 的设计，确定器件或系统的性能，判别故障点， 找出问题的所在，这就是信号特性分析。
2 频谱分析仪的工作原理
2.1 频谱分析仪的类型 2.1.1. 实时频谱分析仪 2.1.2. 扫频频谱分析仪 2.2 超外差扫频频谱分析仪的工作原理 2.3 基波及谐波混频
2 频谱分析仪的工作原理
我们知道，当一个信号随时间做周期或准周期 变化时，用付里叶变换可以表示成一个基波分 量及许多谐波分量之和的形式。基波和各次谐 波的能量按其频率高低的次序排列就是信号的 频谱。
傅里叶分析
实时并联滤波测量
A
全频谱LCD 显示
f1 f2
f
图2.1 傅立叶 分析仪
2.1.1 实时频谱分析仪
图2.3是付Байду номын сангаас叶分析仪原理框图。由于取样与
A/D转换速度的限制，快速付里叶变换(FFT)式
频谱分析仪无法用于高频及微波范围的频谱分
析仪。
模拟滤波器
模/数变换器
数字滤波器
衰减器
取样器
处理器
显示器
目前，信号分析主要从时域，频域和调制域三 个方面进行。
1 概述
Amplitude (power)
frequency
时域测量
time 频域测量
1 概述
1.1 时域分析
所谓时域分析就是观察并分析电信号随时间的变化情 况。例如，信号的幅度，周期或频率等。时域分析常 用仪器是示波器。但是示波器还不能提供充分的信息， 因此就产生了用频域分析的方法来分析信号。
A
D
FFT
图2.3付里叶分析
fs
仪原理框图
2.1.2 扫频频谱分析仪
调谐滤波式频谱分析仪是用扫描发生器驱动调谐滤波 器，在整个频率范围内改变一个带通滤波器的中心频 率来工作的。随着中心频率的移动，依次选出的被测 信号各频谱分量，再经滤波器和视频放大后加到显示 器的垂直偏转电路。而水平偏转的输入信号来自驱动 并调谐带通滤波器的同一扫描发生器。这样，水平轴 就可以用于表示频率。
目前大量使用的是超外差式频谱分析仪。它又可以分 为扫中频和扫高频(扫前端)两种。
较老式的频谱仪大都是扫中频。由于扫频宽度不大， 故又称窄带频谱仪。扫中频频谱仪的另一个缺点是可 能出现杂波干扰和假响应较多，而且动态范围小，灵 敏度又低，现在基本被淘汰。
2.1.2 扫频频谱分析仪
被测输入信号经过宽带预放放大后，由多路分 配器分别送到并联的多个带通滤波器，每个滤 波器从被测信号中选出与其相对应的频谱分量， 经检波器检波后送到各个显示器保持并显示。 现在基本不用。
还有一种快速付里叶变换(FFT)式频谱分析仪 也属于实时型频谱分析仪，见图2.1。
2.1.1 实时频谱分析仪
还有一种快速付里叶变换(FFT)式频谱分析仪也 属于实时型频谱分析仪，见图2.1。
2 频谱分析仪的工作原理
2.1 频谱分析仪的类型
2.1.1.
实时频谱分析仪
2.1.2.
扫频频谱分析仪
2.2 超外差扫频频谱分析仪的 工作原理
2.3 基波及谐波混频
3 频谱分析仪性能参数的基 本概念
3.1 分辨力(RBW)
3.2 选择性
3.3 剩余调频
3.4 边带噪声 (相位噪声)