频谱仪基础知识
频谱分析仪知识概述
频谱分析仪知识一、概述（一）用途频谱分析仪是频域测试领域使用最广泛的一类仪器，可以测量连续波、脉冲及调制等多种信号的频谱，可以测试信号的频率、功率、带宽、调制等参数，增加选件可以进行相位噪声、噪声系数、信道功率、矢量信号、网络参数、故障定位、电磁兼容等测试分析，广泛应用于通信、雷达、导航、频谱管理、信号监测、信息安全等测试领域，还可以用于电子元器件、部件和设备的科研、生产、测试、试验以及计量等。
（二）分类与特点频谱分析仪按其工作原理可分为非实时频谱分析仪和实时频谱分析仪两大类。
●非实时频谱分析仪特点非实时频谱分析仪按工作原理分为扫描调谐型、超外差型等，它们首先对输入信号按时间顺序进行扫描式调谐变频，然后对变频后的信号进行中频滤波、包络检波、视频滤波等处理，最终得到信号的频谱信息。
这种扫描式频谱分析仪在某一瞬间只能“观看”一个频率，逐次“观看”待测信号的全部频率范围，因此，它们只能分析在规定时间内频谱几乎不变化的周期重复信号。
但是，扫本振型超外差式频谱分析仪具有频率范围宽、选择性好、灵敏度高、动态范围大等多项优点，是目前用途最广泛的一类频谱分析仪。
●实时频谱分析仪特点实时频谱分析仪通过FFT变换，能同时观测显示其规定频率范围内所有频率分量，而且保持了两个信号间的时间关系（相位关系），使得它不仅能分析周期信号、随机信号，而且能分析瞬时信号和猝发信号。
实时触发、无缝捕获和多域分析是实时频谱分析仪的几个主要特点。
实时频谱分析仪可以很好地解决现代雷达和通信系统中出现的脉冲压缩、捷变频、直扩、跳频、码分多址和自适应调制等各种复杂信号的测试需求。
频谱分析仪按其结构形式可分为台式、便携式、手持式和模块（VXI、PCI、PXI、LXI等总线形式)等类型产品。
（三）产品国内外现状国内生产频谱分析仪的厂家主要有：中国电子科技集团41所、成都前锋电子、天津德力、北京普源精电、安泰信电子、苏州同创电子等单位。
中国电子科技集团41所拥有台式、便携式、手持式和模块产品，频率范围覆盖3Hz～50GHz（通过外扩频方式可到110GHz）。
频谱仪基础
一：我们最常见的频谱分析仪的测量是：调制信号，失真和噪声。
调制信号测量质量对于判断你的系统是否合理的工作，你要传送的信息是否正确的传递具有重要的意义。
了解频谱内容是非常重要的，尤其是对通信中的带宽非常窄的信号。
传递过程中消耗的功率（比如说：无线系统中信道的衰减大小）的大小对于通信系统来说是另一个重要的因素。
还有很多常见的需要测量的因素：调制程度，边带幅值，调制质量和占用带宽。
在通信系统中，失真的测量无论对于发射机还是对于接收机都是至关重要的。
发射机输出端的过多的谐波失真干扰其他通信信道。
接收机的前置放大电路必须过滤掉交调失真，以免信号产生串扰。
举个例子：有线电视信号产生互调后，会减少电缆所能承载的信道数，并且会干扰这个电缆上的其他信道。
常见的失真测量包括：交调，谐波和杂散辐射。
噪声是经常需要测量的。
任何有源电路或者设备都会产生噪声。
诸如噪音频谱图和信噪比这些测量对于表征设备的性能是非常重要的，并且可以得到这个设备的噪声对整个系统噪声的贡献度。
二：传统上，如果你想观察一个电信号，你通常会选择示波器来看它的时域信号。
这是非常重要的信息，但这却不能告诉你信号的所有内容。
为了了解你这个系统的性能，你还需要去知道信号的频域信息。
这是一个信号幅度随着频率变化的图形。
频谱仪是用来从频域上分析信号的，而示波器是从时域上分析信号的。
（需要指出的是，如果把频谱仪的SPAN设置为0，那么频谱仪也可以像示波器一样从时域上分析信号。
）图1：信号时域与频域分析图上图显示了信号的时域与频域信息。
在时域，所有频率成分的信号加起来再显示。
在频域，复杂信号（不止一个频率组成的信号）根据他们的频率成分被分开。
并在各自的频率点上显示出来。
频域测量有几个独特的优势。
比如，我们说你在示波器上看到的仅仅是一个正弦波而已。
一个纯粹的正弦波没有谐波失真。
如果你从频谱仪上观察这个信号，你会发现，实际上这个信号是由几个频率的正弦波组成的。
在示波器上无法明显展示的信息能从频谱仪上清楚地看出来。
频谱分析仪基础知识
频谱分析仪基础知识一、频谱分析仪概述频谱分析仪是一种用于测量信号频率和功率的仪器。
它可以将输入信号转换为频率谱，以图形方式显示信号的频率成分。
频谱分析仪广泛应用于电子、通信、雷达、声音和医疗等领域。
二、频谱分析仪工作原理频谱分析仪的工作原理是将输入信号通过混频器与本振信号进行混频，得到中频信号，再经过中频放大器放大后送入检波器进行解调，最后通过显示器将频率谱显示出来。
三、频谱分析仪主要技术指标1、频率范围：指频谱分析仪能够测量的频率范围。
2、分辨率带宽：指能够分辨出的最小频率间隔。
3、扫描时间：指从低频到高频一次扫描所需的时间。
4、灵敏度：指能够检测到的最小信号幅度。
5、非线性失真：指由于仪器内部非线性元件所引起的信号失真。
6、动态范围：指能够同时测量到的最大和最小信号幅度。
7、抗干扰能力：指仪器对外部干扰信号的抵抗能力。
四、频谱分析仪使用注意事项1、使用前应检查仪器是否正常，如发现异常应立即停止使用。
2、避免在强电磁场中使用，以免影响测量结果。
3、使用过程中应注意避免信号源与仪器之间的干扰。
4、使用完毕后应关闭仪器，并妥善保管。
五、总结频谱分析仪是电子、通信等领域中非常重要的测量仪器之一。
它可以将输入信号转换为频率谱，以图形方式显示信号的频率成分。
在使用频谱分析仪时，应注意检查仪器是否正常、避免在强电磁场中使用、避免信号源与仪器之间的干扰以及使用完毕后应关闭仪器等事项。
了解频谱分析仪的工作原理及主要技术指标，对于正确使用它进行测量和调试具有重要意义。
随着科技的快速发展，频谱分析在电子、通信、航空航天等领域的应用越来越广泛。
频谱分析仪作为频谱分析的核心工具，在科研和工业生产中发挥了重要的作用。
本文将介绍频谱分析原理、频谱分析仪使用技巧，以及如何根据输入的关键词和内容撰写文章。
频谱分析是指将信号分解成不同频率的正弦波成分，并分析这些成分的幅度、相位、频率等特性的一种方法。
频谱分析可以用于测量信号的频率范围、识别信号中的谐波成分、了解信号的调制方式和判断信号的来源等。
安立频谱仪基础知识讲座PPT
VBW 10 kHz VBW 10 Hz
减小VBW，噪声的峰峰值被降低。 然而，对于脉冲类信号，过低的VBW会导致所观测信号的消失。
PM1-1SG120004-00
0 dBμV = 1 μV dBμV = 20Log (X μV/1 μV)
场强: W/m, dBm/m, dBμV/m
W = V (voltage) x I (current) W = (V x V)/50 V= W x 50 I = V/R(resistance) , R：50
PM1-1SG120004-00
(3) 中频滤波器 分辨率带宽（RBW） 视频带宽（VBW）
PM1-1SG120004-00
17
4.1 频谱仪的设置项 2/2
(4) 扫描时 重复/单次 (5) 衰减器 (7) 显示•数据处理（存储） 平均显示 最大保持 最小保持 (8) 其它
标记点功能
(6) 检波器 标准 正峰值（准峰值） 负峰值 采样值 均方根(有效值) 平均
27
4.4 视频滤波器（VBW） 2/2
VBW: 100 kHz
VBW:100kH 减少了噪声 z 信号的峰峰 值抖动。
VBW: 100 Hz
PM1-1SG120004-00
28
Q：如何设置RBW和VBW？
当输入被测信号信噪比较好时：VBW=RBW
当输入被测信号信噪比较差时：VBW=RBW/10
频谱仪必须保证合适的输入信号电平，从而得到最大 的测量动态范围，该动态范围由失真和底噪所决定。 输入信号的大小和失真成分的关系由混频器的输入信 号电平决定，而不是由输入衰减器决定。 为了得到正确的测量结果，需要通过设置衰减器来衰 减输入信号使得进入混频器的信号电平最佳。
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频谱分析是观察和测量信号幅度和信号失真的一种快速方法，其显示结果可以直观反映出输入信号的傅立叶变换的幅度。
信号频域分析的测量范围极其宽广，超过140dB，这使得频谱分析仪成为适合现代通信和微波领域的多用途仪器。
频谱分析实质上是考察给定信号源，天线，或信号分配系统的幅度与频率的关系，这种分析能给出有关信号的重要信息，如稳定度，失真，幅度以及调制的类型和质量。
利用这些信息，可以进行电路或系统的调试，以提高效率或验证在所需要的信息发射和不需要的信号发射方面是否符合不断涌现的各种规章条例。
现代频谱分析仪已经得到许多综合利用，从研究开发到生产制造，到现场维护。
新型频谱分析仪已经改名叫信号分析仪，已经成为具有重要价值的实验室仪器，能够快速观察大的频谱宽度，然后迅速移近放大来观察信号细节已受到工程师的高度重视。
在制造领域，测量速度结合通过计算机来存取数据的能力，可以快速，精确和重复地完成一些极其复杂的测量。
有两种技术方法可完成信号频域测量（统称为频谱分析）。
1．FFT分析仪用数值计算的方法处理一定时间周期的信号，可提供频率；幅度和相位信息。
这种仪器同样能分析周期和非周期信号。
FFT 的特点是速度快；精度高，但其分析频率带宽受ADC采样速率限制，适合分析窄带宽信号。
2．扫频式频谱分析仪可分析稳定和周期变化信号，可提供信号幅度和频率信息，适合于宽频带快速扫描测试。
v1.0 可编辑可修改图1 信号的频域分析技术快速傅立叶变换频谱分析仪快速傅立叶变换可用来确定时域信号的频谱。
信号必须在时域中被数字化，然后执行FFT算法来求出频谱。
一般FFT分析仪的结构是：输入信号首先通过一个可变衰减器，以提供不同的测量范围，然后信号经过低通滤波器，除去处于仪器频率范围之外的不希望的高频分量，再对波形进行取样即模拟到数字转换，转换为数字形式后，用微处理器（或其他数字电路如FPGA,DSP）接收取样波形，利用FFT计算波形的频谱，并将结果记录和显示在屏幕上。
频谱仪使用说明
频谱仪使用说明频谱仪是一种用于分析信号频谱特性的仪器，广泛应用于通信、无线电、音频、视频等领域。
在本文中，将对频谱仪的基本使用方法进行详细说明。
一、频谱仪的基本原理频谱仪可以将时域信号转换为频域信号，显示出信号在不同频率上的能量分布情况。
其基本原理是通过对输入信号进行快速傅里叶变换（FFT）得到信号的频谱信息，然后将频谱信息在显示器上进行显示。
二、频谱仪的主要组成部分频谱仪主要由输入端、变频器、滤波器、FFT处理器、显示器等部分组成。
输入端用于接收待测信号，变频器用于调整频率范围，滤波器用于对信号进行预处理，FFT处理器进行傅里叶变换得到频谱信息，最终在显示器上显示。
三、频谱仪的基本操作步骤1.连接信号源：将待测信号通过信号源连接到频谱仪的输入端。
2.调整参数：根据需要，调整频谱仪的参数设置。
主要包括中心频率、频率范围、分辨率带宽、显示单位等。
3.观察频谱：打开频谱仪的电源，将待测信号输入到频谱仪中。
可以通过调整中心频率和频率范围来观察不同频率范围内的频谱情况，通过调整分辨率带宽来调整观测精度。
4.调整滤波器：若信号中存在噪声或干扰，可以通过调整滤波器的参数来滤除不需要的频率成分。
常见的滤波器有低通滤波器、带通滤波器等。
5.切换显示模式：频谱仪通常具有不同的显示模式，如扫描模式、持续模式等。
根据需要，可以通过切换显示模式来观察信号的动态特性。
6.保存数据：若需要保存频谱数据，可以将数据通过USB接口或其他存储介质保存到计算机或其他设备上。
四、频谱仪的常见应用场景1.通信领域：用于分析信号的频谱特性，帮助进行信号调试和优化。
2.无线电领域：用于对无线电信号进行分析和监测，如无线电频率占用情况的研究等。
3.音频、视频领域：用于分析音频、视频信号的频谱特性，帮助进行音视频的质量控制和优化。
4.科学研究领域：用于分析各种信号的频谱特性，如天文学、物理学等。
五、频谱仪的常见型号和品牌目前市面上常见的频谱仪品牌有Agilent、Rohde & Schwarz、Tektronix等，常见的型号有Agilent E4407B、Rohde & Schwarz FSH6、Tektronix RSA306等。
频谱仪的一般常识
频谱仪的一般常识1)输入频率范围指频谱仪能够正常工作的最大频率区间，以HZ表示该范围的上限和下限，由扫描本振的频率范围决定。
现代频谱仪的频率范围通常可从低频段至射频段，甚至微波段，如1KHz～4GHz。
这里的频率是指中心频率，即位于显示频谱宽度中心的频率。
(2)分辨力带宽指分辨频谱中两个相邻分量之间的最小谱线间隔，单位是HZ。
它表示频谱仪能够把两个彼此靠得很近的等幅信号在规定低点处分辨开来的能力。
在频谱仪屏幕上看到的被测信号的谱线实际是一个窄带滤波器的动态幅频特性图形(类似钟形曲线)，因此，分辨力取决于这个幅频生的带宽。
定义这个窄带滤波器幅频特性的3dB带宽为频谱仪的分辨力带宽。
(3)灵敏度指在给定分辨力带宽、显示方式和其他影响因素下，频谱仪显示最小信号电平的能力，以dBm、dBu、dBv、V等单位表示。
超外差频谱仪的灵敏度取决于仪器的内噪声。
当测量小信号时，信号谱线是显示在噪声频谱之上的。
为了易于从噪声频谱中看清楚信号谱线，一般信号电平应比内部噪声电平高10dB。
另处，灵敏度还与扫频速度有关，扫频速度赶快，动态幅频特性峰值越低，导致灵敏度越低，并产生幅值差。
(4)动态范围指能以规定的准确度测量同时出现在输入端的两个信号之间的最大差值。
动态范围的上限爱到非线性失真的制约。
频谱仪的幅值显示方式有两种：线性的对数。
对数显示的优点是在有限的屏幕有效的高度范围内，可获得较大的动态范围。
频谱仪的动态范围一般在60dB以上，有时甚至达到100dB以上。
(5)频率扫描宽度(Span)另有分析谱宽、扫宽、频率量程、频谱跨度等不同叫法。
通常指频谱仪显示屏幕最左和最右垂直刻度线内所能显示的响应信号的频率范围(频谱宽度)。
根据测试需要自动调节，或人为设置。
扫描宽度表示频谱仪在一次测量(也即一次频率扫描)过程中所显示的频率范围，可以小于或等于输入频率范围。
频谱宽度通常又分为三种模式。
①全扫频频谱仪一次扫描它的有效频率范围。
频谱仪基础、原理及主要指标解析
终端用户百分比
其他
工业电子、 汽车
5%
8%
电子厂商 17%
通讯 46%
航天、国防、军事 24%
Data source: World General Purpose Test & Measurement Equipment Markets Frost and Sullivan, 2005
DSA频谱仪基本原理
频谱仪主要性能指标
分辨率 带宽
显示平均 噪声电平
相位噪声
全幅度 精度
显示平均噪声电平—DANL
DANL：Displayed Average Noise Level
DANL
显示平均噪声电平—DANL
dB
相差10dB 相差10dB
DANL与当前选择的RBW的设置相关。
RBW为100KHz RBW为10KHz RBW为1KHz
RIGOL
频谱仪原理及主要指标
RIGOL TECHNOLOGIES, INC.
目录
频谱仪基础 频谱仪基本原理及主要指标
频谱分析仪基础
信号分析的两种手段
时域分析：
信号周期 相位分析 边沿测试 峰值电压 多信号比对
示波器
FFT?
频域分析：
信号频率 谐波分量 信号功率 寄生、交调 信号边带
频谱仪
什么是频谱分析仪
VBW
Video Detector
DSA频谱仪基本原理
衰减器
PreAmp
低通滤波器
Mixer
滤波器
ADC
RBW
本振的作用：以一定的步进完成当前设置的扫宽内频率点的扫描，从而得到当 前频段的谱图。
Envelope Detector
频谱仪基本使用方法
频谱仪基本使用方法频谱仪是一种用于测量信号频谱的仪器，广泛应用于无线通信、音频、视频、雷达等领域。
本文将介绍频谱仪的基本使用方法，包括设置测量参数、观察信号频谱、分析信号特征等。
一、设置测量参数1.首先，插入电源线并打开频谱仪的开关。
2.设置中心频率：通过旋转频谱仪上的中心频率控制按钮，可以设置要观察的信号所在的中心频率。
3.设置带宽：使用带宽控制按钮可以设置频谱仪的测量带宽。
带宽越大，可以显示的频率范围越广。
4.设置扫描时间：通过扫描时间设置按钮可以设置频谱仪的扫描时间。
较长的扫描时间可以更好地显示信号的频谱特征。
5.设置参考电平：参考电平是用来调整频谱仪的显示范围的。
通过参考电平控制按钮可以调整信号的显示幅度。
二、观察信号频谱1.连接输入信号：将要测量的信号源与频谱仪的输入端口连接。
2.使频谱仪进入扫描模式：按下开始扫描按钮使频谱仪进入扫描模式，开始对输入信号进行测量。
3.观察频谱显示：在频谱仪的显示屏上，可以看到输入信号的频谱特征图。
频谱图一般以频率为横坐标，幅度为纵坐标显示。
4.调整显示参数：可以根据需要调整频谱仪的显示参数，如中心频率、带宽、参考电平等，以便更好地展示信号的频谱特征。
三、分析信号特征1.寻找信号峰值：在频谱显示图上，可以通过观察峰值点来查找信号的频率分布情况。
峰值一般表示信号的主要频率分量。
2.计算信号带宽：可以通过测量频谱图上信号的半功率带宽来计算信号的带宽。
半功率带宽是指信号功率下降到峰值功率的一半时的频率范围。
3.分析信号幅度：通过观察信号在频谱图上的幅度，可以了解信号的强弱情况。
信号幅度一般在频谱图上以颜色深浅表示，颜色越深表示信号越强。
4.检测杂散和谐波：利用频谱仪可以监测杂散和谐波的频率和幅度，以便进行相关的干扰分析和调整。
四、其他常用功能1.记录和保存数据：一些频谱仪具有数据记录和保存功能，可以将测量的频谱数据保存到内存或外部存储设备中，方便后续分析和比较。
频谱分析仪培训资料
2023-11-10contents •频谱分析仪基础知识•频谱分析仪操作方法•频谱分析仪高级应用•频谱分析仪维护与保养•常见问题及解决方案•实际应用案例分享目录频谱分析仪基础知识频谱分析仪简介频谱分析仪是一种用于测量信号频率、幅度和相位等参数的电子测试仪器。
它能够将输入信号按照频率进行分解，并测量每个频率分量的幅度和相位等信息。
频谱分析仪广泛应用于雷达、通信、电子对抗、电子侦察等领域。
频谱分析仪的工作原理将输入信号通过混频器与本振信号进行混频，得到一系列中频信号，再经过中放和检波等处理后得到频域数据。
通过FFT技术对中频信号进行处理，得到频域数据，从而得到输入信号的频率、幅度和相位等信息。
频谱分析仪通常采用快速傅里叶变换（FFT）技术对输入信号进行频谱分析。
频谱分析仪的种类和用途频谱分析仪按照工作原理可以分为实时频谱分析仪和扫频式频谱分析仪等。
实时频谱分析仪可以实时监测信号的变化，适用于雷达、通信等领域的信号监测和分析。
扫频式频谱分析仪可以对一定范围内的频率进行扫描测量，适用于电子对抗、电子侦察等领域。
频谱分析仪操作方法连接设备030201启动频谱分析仪调整设置选择测量模式根据测试需求，设置合适的扫描范围、分辨率带宽等参数。
设置扫描参数设置显示参数观察实时数据在显示器上观察实时测量数据，记录需要的数据。
开始测量按下测量按钮，开始进行信号测量。
分析数据根据测量结果，进行分析和计算，得出结论。
记录和分析数据频谱分析仪高级应用频率范围分辨率带宽设置频率范围和分辨率带宽信号质量信号稳定性观察信号的质量和稳定性频率分析对信号进行频率分析，包括频率成分、谐波分量、调制频率等参数的测量和分析。
模式识别通过对信号的特征提取和模式识别，对信号进行分类和鉴别，对于未知信号，可以通过模式识别技术进行信号源的判断和识别。
进行频率分析和模式识别频谱分析仪维护与保养清洁和保养内部部件检查和更换部件检查射频系统检查机械部件检查光学系统03避免极端温度存储和运输注意事项01存储环境02运输防护常见问题及解决方案如何解决无法启动的问题？电源故障检查电源插头是否牢固连接在电源插座上，确保电源线不损坏。
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• 中频滤波器
• RBW
– 频率分辨率
中频滤波器
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中频滤波器
• IF滤波器
– RBW越窄，灵敏度越高，噪声越低。 – RBW越窄，需要改变频宽，减少扫描时间。
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– 前置放大器
• 提高测试灵敏度和动态范围
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• 确保接收机工作在线性工作区内
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中频放大器
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– IF放大器 – 参考电平
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检波：正峰值、负峰值、采样
正峰值
负峰值 采样
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频谱分析仪的内部结构
• 超外差原理工作的频谱分析仪 -- 调谐本振混频法
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混频器
• 频谱分析仪的内部结构
– 混频器
• 频谱仪的核心，多级混频 • 将射频信号变成中频信号 • 基波混频、谐波混频、外混频 • 信号强会造成饱和