老射频工程师总结:频谱仪使用实践

本人从事射频系统测试有一段时间了，经过工程测试实践，总结了一下频谱仪的使用。频谱仪可以用来测量和显示被测信号得频率和幅值，可以将复杂信号分离或解调为频率和幅值不同的正弦波。下图为常见的频谱仪分析仪。

　　
▲图1 Agilent频谱仪

　　　　
▲图2 R&S频谱仪

　　
▲图3 中国电子科技集团公司第四十一研究所的频谱仪
 

　　
▲图4 手持频谱仪

一、介绍频谱仪前，先介绍几个概念：

1 频谱

频谱是频率谱密度的简称，是频率的分布曲线。复杂振荡分解为振幅不同和频率不同的谐振荡，这些谐振荡的幅值按频率排列的图形叫做频谱。

　　
　　▲图5 频谱图

2 dBm，dB

dB是一个比值取log是一个相对量，例如：

dB=20log(V1/V2)，dB=10log(P1/P2)

dBm是一个功率值取log，是绝对值，

例如：dBm=10log（P1）

dBm与dB的关系：dB=dBm-dBm。

二、频谱仪的分类。

一般分为FFT（快速傅里叶变化）和扫频式频谱仪。其中FFT式频谱仪适合窄分析带宽，快速测量场合，扫频式频谱仪适合宽频带分析场合。常用的为扫频式频谱仪，下面主要介绍扫频式频谱仪的原理图，下图6位扫频式频谱仪的原理图。

　　
▲图6 频谱仪内部原理图

1.输入衰减器

信号进入频谱仪后，先经过一个输入衰减器，作用为防止大信号进入混频器，造成混频器过载，增益压缩，畸变。衰减器雨后面的中频放大器是互动的，中频放大器补偿前面的衰减值，保证信号大小不变。

2.低通滤波器

低通滤波器决定了频谱仪的分析能力，频谱仪上标注的频率范围就是由此滤波器决定。

3.混频器

混频器，通过本振（LO）将输入信号下变频到中频。

　　
▲图7 混频器原理

4.中频滤波器

中频滤波器即频谱仪面板上设置的RBW，是可调的，调节RBW会影响频率选择性，信噪比和测试速度。

　　
▲图8 不同RBW的信号频谱图

5.包络检波器

将中频信号转换为基带信号或者视频信号。有正向检波（显示最大值），负向检波（显示最小值），采样检波（显示中值）。

6.视频滤波器

一般为一低通滤波器，此滤波器主要是为了减少噪声的峰峰值变化，测试小信号时会用到。