聊聊频谱仪

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 08:56:06

随着国内技术的更新和制造工艺的不断完善，频谱仪越来越来被国内射频工程所使用，而相对的，绝大多数工程对频谱仪不是太了解，结合本人多年射频方面的经验，特和大家交流一下，频谱仪的参数和使用心得。说起示波器，大家首先想到的时带宽，没有错，这只是示波器的一个指标而已，实际上示波器的主要的指标有带宽，存储深度，采样率，波形捕获率等，相对于示波器，频谱仪也有几个主要的指标，分别是，带宽，显示平均噪声电平，相位噪声，分辨率带宽等，下面以我公司使用的一台频谱仪截图说一下这几个的含义。

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 08:58:47

一，带宽
就是频谱仪可以测量的最大频率，一般情况下，频谱仪的的最小频率为9KHz，频谱仪最大的带宽类似与示波器的带宽，国外的最大可以达到几百G，但是国内厂家主要以3G为主，某些厂家可以做到7.5G，不包括国内的军工41所，我手头上是国内的某一厂家的。
二，显示平均噪声电平
通俗的就就是底噪，任何元器件在工作时都会发热，发热就会有噪声，一个频谱仪的平均噪声电平确定了，也就确定了频谱仪的测量量程，频谱仪的测量量程就是最大测量功率到平均噪声电平，目前国内外的最大测量功率基本上是确定的，就是30dBm，也就是1W，所以各个厂家不说最大测量功率，一般就说显示平均噪声电平。下图为频谱仪的平均噪声电平。

xiaoqxin168 · 发表于 2014-8-15 09:12:19

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 09:15:16

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 09:17:59

三，相位噪声
一般情况下，计算方法与分辩率带宽有关系，单位为dBc/Hz，就是两个相差为10KHz的信号功率之差，与分辨带宽达到1Hz的比值。相位噪声越小，说明可以分辨频率相邻而功率相差很大的能力越大。

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 09:19:32

四，分辨率带宽
分辨率带宽英文缩写为RBW，RBW表示分辨两个相邻信号的能力。
RBW 300Hz

RBW 1KHz

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 09:22:08

通过这两个图片就可以很清楚的看到RBW是多么的重要了，RWB越小，说明分辨两个相邻信号的能力越强，RBW的设置的不太好，就不能把两个信号区别出来
还有一个工程师老问的问题，就是视频带宽，英文缩写为VBW，视频带宽就是把噪声平均化，但是不减小噪声的能量，只是进行了平均而已。
VBW 10KHz

VBW 300KHz

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 09:24:03

同时我也载图了一些常见的AM信号，FM信号，以及脉冲信号调制信号在频谱仪上面显示的图形。
AM的信号在不同的的扫频宽度（SAPN）的显示。

FM信号
FM信号在不同扫频宽度（SPAN）的显示。

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 09:25:03

脉冲信号脉冲信号在不同的SAPN下的图片

黑背 · 发表于 2014-8-15 09:40:29

谢谢老师讲解。。。还要多看几遍。。。

tudou204 · 发表于 2014-8-15 09:42:32

学习学习

xuanmic · 发表于 2014-8-15 09:51:05

谢谢，这方面我还是盲区呢，谢谢分享！

jamesys · 发表于 2014-8-15 10:04:21

学习，

lxox · 发表于 2014-8-15 11:23:26

不错，支持国产！

RBW · 发表于 2014-8-15 12:48:15

楼主辛苦啦，希望你多发点类似的东西，给我们学习。
楼主用的是什么频谱仪，是国产的吗？以前没有见过这种牌子。

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 13:38:47

黑背发表于 2014-8-15 09:40
谢谢老师讲解。。。还要多看几遍。。。

大家相互交流

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 13:49:15

xuanmic 发表于 2014-8-15 09:51
谢谢，这方面我还是盲区呢，谢谢分享！

不客气，多接触就了解了，示波器主要是测试信号时域方面，频谱仪是测试频谱方面，主要是测试功率和频率等，用途还是非常广的，下面大概总结一下频谱仪的应用领域
1)遥控器领域，一般情况下，遥控器分两大部分，一部分是低频的，（车钥匙 315MHz,433MHz ）一部分是高频的(2.4GHz蓝牙电视遥控器)。
2)公交卡，房卡等，一般情况下为几十M。
3) 无线信号，例如蓝牙，无线路由器，电视遥控器，可视门玲，对讲机，手机等
4）EMI测试：EMI测试主要包括两个方面，一个是传导测试，另一个是辐射测试。
5）有源无源器件，例如滤波器，放大器等无源器件，用于测试无源器件的特性

xuanmic · 发表于 2014-8-15 13:57:34

冰山小幺发表于 2014-8-15 13:49
不客气，多接触就了解了，示波器主要是测试信号时域方面，频谱仪是测试频谱方面，主要是测试功率和频率等 ...

我可以这样理解吗？
示波器是对信号进行点的显示和分析，频谱仪是对更多更广的频率信号面进行分析呢？
谢谢指教！

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 14:00:42

RBW 发表于 2014-8-15 12:48
楼主辛苦啦，希望你多发点类似的东西，给我们学习。
楼主用的是什么频谱仪，是国产的吗？以前没有见过这种 ...

谢谢，数字频谱分析仪，型号是GA4063，是国产的，之前我司都是用安捷伦的频谱仪，对国产不是很放心。叫国睿安泰信，之前听说过安泰信，但国睿安泰信很少听，他们说是安泰信和中电科十四所合资的，研发团队是研究所和安捷伦出来的，现在用了段时间，指标，性能还是非常不错的，支持一下国产

lizhijun · 发表于 2014-8-15 14:14:27

讲的不错，

lizhijun · 发表于 2014-8-15 14:15:22

讲的不错，

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 14:15:39

xuanmic 发表于 2014-8-15 13:57
我可以这样理解吗？
示波器是对信号进行点的显示和分析，频谱仪是对更多更广的频率信号面进行分析呢？
...

给你看一张图片可能更好的理解

绿豆 · 发表于 2014-8-15 14:23:40

本帖最后由绿豆于 2014-8-15 14:39 编辑

不错，我才收了个坏的美国鸟便携3.5公斤重，说是军事人员也用的频谱 BIRD SH-36S，不通电了，修好后，好好研究下！

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 14:38:26

一般频谱仪具有测试频率和功率，还有通道功率、邻道功率、占用带宽、谐波失真、互调失真、瀑布图、频率计数、相位噪声、通过/失败、EMI，AM/FM解调、驻波比测量等功能，在射频领域扮演非常重要角色

shoubo68 · 发表于 2014-8-15 14:38:50

楼主，参考电平如何设置，听一些老工程师说对考电平设置不对，也会对测量造成微小的误差，还有那个测量AM信号，如何设置扫频宽度，调制深度如何在频谱仪上计算出来，有没有一个固定的公式，还有频偏怎么在频谱仪上看。就以楼主上面的图片来说明一下。

xuanmic · 发表于 2014-8-15 14:56:14

冰山小幺发表于 2014-8-15 14:15
给你看一张图片可能更好的理解

谢谢，非常直观！

simmconn · 发表于 2014-8-15 15:07:13

楼主的FM的一组图长得和AM的图如此相似，恐怕不太对吧？
你的测试信号FM频偏是多少，调制频率又是多少呢？

冰山小幺 · 发表于 2014-8-15 15:30:22

shoubo68 发表于 2014-8-15 14:38
楼主，参考电平如何设置，听一些老工程师说对考电平设置不对，也会对测量造成微小的误差，还有那个测量AM信 ...

参考电平是会影响的，一般设置成，参考电平比信号幅度大0-10dB
测试AM时，扫频宽度一般设置成10x调制频率，因为屏幕是十格的，这样可以比较直观的观察；调制深度是有计算公式的，上网查查应该可以找到，调制深度=200x10（-△/20)x100%，调制深度是100%时，△=6dB，调制深度是50%时，△=12dB；下面是调制频率为1KHz，调制深度为100%和50%的图

测试FM时，观测调制频率时，扫宽也是设置成10x调制频率，测试频偏时，扫宽设置成5x频偏，下面是调制频率为1KHz，频偏为8KHz

kingsabbit · 发表于 2014-8-15 15:37:13

冰山小幺发表于 2014-8-15 14:00
谢谢，数字频谱分析仪，型号是GA4063，是国产的，之前我司都是用安捷伦的频谱仪，对国产不是很放心。叫国 ...

淘宝搜出来就是安泰信，GA4063这个型号搜到的价格也不便宜呀，个人用还是贵

qqwintian · 发表于 2014-8-15 15:49:49

楼主啊！我有个小问题问问哈~就是频率最低为啥都是9K啊？有没有更小的呢？
比如测量基准的噪声性能，器件的1/f噪声什么的用啊~

还一个问题就是，中端示波器的FFT功能，与低端专业的频谱仪，会有多大差距呢？

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