微波測量概述及信號(hào)源測量技術(shù)：4微波頻譜分析儀工作原理第四章

1、1 2 1 1 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 2 21 1 頻譜分析儀概述頻譜分析儀概述 2 22 2 快速傅里葉變換分析儀快速傅里葉變換分析儀(FFT(FFT分析儀分析儀) ) 2 23 3 相位噪聲在射頻通信中的影響相位噪聲在射頻通信中的影響 2 24 4 整機(jī)工作原理整機(jī)工作原理 2 25 5 頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo)頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo) 2 26 6 無線電信號(hào)特征測試無線電信號(hào)特征測試 2FSK2FSK、2PSK2PSK、PSKPSK、8PSK8PSK信號(hào)特征信號(hào)特征 擴(kuò)頻信號(hào)特征擴(kuò)頻信號(hào)特征 調(diào)頻信號(hào)特征調(diào)頻信號(hào)特征 GMSKGMSK調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) OFDMOFD

2、M信號(hào)信號(hào) 通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 4 4 41 1 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 4 41 11 1 頻譜分析儀概述頻譜分析儀概述 頻譜分析能獲得信號(hào)時(shí)域測量不能獲得的信息，如諧波分量、頻譜分析能獲得信號(hào)時(shí)域測量不能獲得的信息，如諧波分量、 寄生、邊帶響應(yīng)等，可以清楚地表達(dá)信號(hào)的細(xì)微特征。寄生、邊帶響應(yīng)等，可以清楚地表達(dá)信號(hào)的細(xì)微特征。 1 1時(shí)域和頻域的關(guān)系時(shí)域和頻域的關(guān)系 信號(hào)時(shí)域和頻域之間的關(guān)系表示的是兩個(gè)頻率信號(hào)在時(shí)域和頻域觀信號(hào)時(shí)域和頻域之間的關(guān)系表示的是兩個(gè)頻率信號(hào)在時(shí)域和頻域觀 察，這兩種顯示模式通過傅里葉變換相互關(guān)聯(lián)。察，這兩種顯示模式通過傅里葉變換相互關(guān)聯(lián)。 2 2頻譜的測量發(fā)

3、展頻譜的測量發(fā)展 頻譜分析儀通常測量信號(hào)的頻率、電壓頻譜分析儀通常測量信號(hào)的頻率、電壓( (或者功率或者功率) )，并在顯示器上，并在顯示器上 顯示出來，一般分為兩種類型。顯示出來，一般分為兩種類型。 第一種是第一種是FFTFFT分析儀分析儀( (又稱動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀又稱動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀) )。 第二種是超外差式分析儀第二種是超外差式分析儀( (又稱掃頻調(diào)諧分析儀又稱掃頻調(diào)諧分析儀) )。 4 4 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 5 0 00 1 cossin 2 nn n a x tantbnt 0 0 /2 0 0/2 2 T T ax t dt T 0 0 /2 0 0/2 2 cos T n

4、 T ax tntdt T 0 0 /2 0 0/2 2 sin T n T bx tntdt T 0 0 1 sin 2 nn n A x tAnt 0 0 1 sin 2 nn n A x tAnt 22 arctan nnn n n n Aab b a 周期信號(hào)周期信號(hào) 鋸齒波鋸齒波 1周期信號(hào)的傅里葉變換周期信號(hào)的傅里葉變換 6 傅里葉級(jí)數(shù)展開式除用三角函數(shù)形式表示外，還可以用復(fù)指數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)展開式除用三角函數(shù)形式表示外，還可以用復(fù)指數(shù) 形式表示。三角傅里葉級(jí)數(shù)和復(fù)指數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)實(shí)質(zhì)上是同一形式表示。三角傅里葉級(jí)數(shù)和復(fù)指數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)實(shí)質(zhì)上是同一 級(jí)數(shù)的兩種表現(xiàn)形式級(jí)數(shù)的兩種表現(xiàn)形式 0

5、000 00 cos,sin 22 jntjntjntjnt eeee ntnt 0000 00 11 jntjntjntjnt nnn nnnn x tcc ec ec eX ne 0 0 0 /2 0 0/2 1 ,0, 1, 2,. . . 2 T nnjnt n T ajb cx t edtX nn T 1周期信號(hào)的傅里葉變換周期信號(hào)的傅里葉變換 7 00.51 -1 -0.5 0 0.5 1 時(shí) 域 00.51 -1 -0.5 0 0.5 1 00.51 -1 -0.5 0 0.5 1 00.51 0 0.5 1 （ c） 周 期 矩 形 信 號(hào) 00.51 0 0.5 1 頻 域

6、（ a） 正 弦 信 號(hào) 00.51 0 0.5 1 （ b） 調(diào) 幅 信 號(hào) 時(shí)域和頻域的周期信號(hào)時(shí)域和頻域的周期信號(hào) 00.20.40.60.811.21.41.61.82 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 00.20.40.60.811.21.41.61.82 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 用變化的正弦振蕩用變化的正弦振蕩 來近似一個(gè)矩形信號(hào)來近似一個(gè)矩形信號(hào) 1周期信號(hào)的傅里葉變換周期信號(hào)的傅里葉變換 8 寬帶高性能信號(hào)分析儀 3GHz/26.5GHz/40GHz/50GHz 4

7、 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 9 測量接收機(jī)測量接收機(jī) 場強(qiáng)接收機(jī)場強(qiáng)接收機(jī) EMIEMI測試接收機(jī)測試接收機(jī) 瞬時(shí)測頻接收機(jī)瞬時(shí)測頻接收機(jī) 測向接收處理機(jī)測向接收處理機(jī) TEMPESTTEMPEST接收機(jī)接收機(jī) 信號(hào)分析儀信號(hào)分析儀 頻譜分析儀、頻譜分析儀、 矢量信號(hào)分析儀矢量信號(hào)分析儀 調(diào)制域分析儀、調(diào)制域分析儀、 調(diào)制度分析儀調(diào)制度分析儀 音頻信號(hào)分析儀音頻信號(hào)分析儀 動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀 EMCEMC分析儀分析儀 寬頻帶：50GHz、110GHz、325GHz 高分辨率：10Hz、1Hz、1mHz 高靈敏度：-155dBm 大動(dòng)態(tài)范圍：140dB 低相噪(10kHz

8、)：-123dBc/Hz TEMPEST：信息設(shè)備：信息設(shè)備 的電磁輻射與信息泄漏的電磁輻射與信息泄漏 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 10 寬帶開關(guān)預(yù)寬帶開關(guān)預(yù) 選混頻組件選混頻組件 開關(guān) YIG濾 波器 諧波混 頻器 低波段驅(qū)動(dòng)調(diào)諧本振 中頻 微波 信號(hào) 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 11 PSA E444xA PSA 系列頻譜分析儀系列頻譜分析儀 頻率范圍頻率范圍: E4443A ：3Hz to 6.7GHz E4445A ：3Hz to 13.2GHz E4440A ：3Hz to 26.5GHz E4447A ：3Hz to 42.98 GHz E4446A

9、 ：3Hz to 44 GH E4448A ：3Hz to 50 GHz 具有多種選件，還可選配專用相位噪聲測試軟件；具有多種選件，還可選配專用相位噪聲測試軟件； 具有外部諧波混頻器接口，實(shí)現(xiàn)頻率擴(kuò)展具有外部諧波混頻器接口，實(shí)現(xiàn)頻率擴(kuò)展 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 12 3 3頻譜分析儀的發(fā)展頻譜分析儀的發(fā)展 隨著對測量范圍、頻率讀出準(zhǔn)確度、分辨率提出更高的要求，隨著對測量范圍、頻率讀出準(zhǔn)確度、分辨率提出更高的要求， 頻譜分析儀在設(shè)計(jì)上不斷提高本振的穩(wěn)定度。從開環(huán)本振控制設(shè)計(jì)頻譜分析儀在設(shè)計(jì)上不斷提高本振的穩(wěn)定度。從開環(huán)本振控制設(shè)計(jì) 過渡到閉環(huán)鎖頻本振及合成本振設(shè)計(jì)，閉環(huán)本振頻

10、譜分析儀的頻率過渡到閉環(huán)鎖頻本振及合成本振設(shè)計(jì)，閉環(huán)本振頻譜分析儀的頻率 穩(wěn)定度和頻率讀出準(zhǔn)確度有很大的提高。由于本振穩(wěn)定度的改善加穩(wěn)定度和頻率讀出準(zhǔn)確度有很大的提高。由于本振穩(wěn)定度的改善加 上諧波混頻技術(shù)的運(yùn)用，頻譜分析儀的測量頻率范圍可達(dá)到上諧波混頻技術(shù)的運(yùn)用，頻譜分析儀的測量頻率范圍可達(dá)到30Hz30Hz 60GHz60GHz（外擴(kuò)頻到（外擴(kuò)頻到110GHz)110GHz)。 E4440AE4440A頻譜儀頻譜儀 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 13 ROHDE&SCHWARZ ROHDE&SCHWARZ頻譜儀頻譜儀 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 R&SR&SF

11、SQFSQ可以提供可以提供120MHz120MHz的解調(diào)帶寬，同時(shí)能提供高端頻譜儀的動(dòng)的解調(diào)帶寬，同時(shí)能提供高端頻譜儀的動(dòng) 態(tài)范圍，是集頻譜儀和矢量信號(hào)分析儀功能為一身的高端儀器。態(tài)范圍，是集頻譜儀和矢量信號(hào)分析儀功能為一身的高端儀器。 頻率范圍：從頻率范圍：從20Hz20Hz到到3.6GHz, 8GHz, 26.5GHz,3.6GHz, 8GHz, 26.5GHz,和和40GHz 40GHz 擁有高端頻譜儀具有的動(dòng)態(tài)范圍擁有高端頻譜儀具有的動(dòng)態(tài)范圍 三階互調(diào)截?cái)帱c(diǎn)（三階互調(diào)截?cái)帱c(diǎn)（TOITOI）：典型值）：典型值+25dBm +25dBm 1dB1dB壓縮點(diǎn)：典型值壓縮點(diǎn)：典型值+13dBm

12、 +13dBm WCDMAWCDMA鄰信道泄漏功率（鄰信道泄漏功率（ACLRACLR），動(dòng)態(tài)范圍），動(dòng)態(tài)范圍84dB84dB（打開噪聲修正）（打開噪聲修正） 標(biāo)配解調(diào)帶寬為標(biāo)配解調(diào)帶寬為28MHz28MHz（可以擴(kuò)充到（可以擴(kuò)充到120MHz120MHz） IQIQ存儲(chǔ)容量為存儲(chǔ)容量為16Msample 16Msample （可擴(kuò)充到（可擴(kuò)充到705Msample705Msample） 提供多種應(yīng)用固件選件（包括各種通訊標(biāo)準(zhǔn)的碼域、調(diào)制域測量）提供多種應(yīng)用固件選件（包括各種通訊標(biāo)準(zhǔn)的碼域、調(diào)制域測量） 15 AV4037AV4037掃頻調(diào)諧超外差頻譜儀掃頻調(diào)諧超外差頻譜儀 16 4 42 2

13、頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 超外差頻譜分析儀的簡單原理結(jié)構(gòu)圖超外差頻譜分析儀的簡單原理結(jié)構(gòu)圖 17 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 超外差頻譜分析儀的簡單原理結(jié)構(gòu)圖超外差頻譜分析儀的簡單原理結(jié)構(gòu)圖 18 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 頻譜分析儀軟件功能框圖頻譜分析儀軟件功能框圖 19 1 1超外差式分析儀原理。超外差式分析儀原理。 外差接收機(jī)通過混頻器和本地振蕩器外差接收機(jī)通過混頻器和本地振蕩器(LO)(LO)將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到中將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到中 頻。輸入信號(hào)要通過衰減器，以限制到達(dá)混頻器時(shí)的信號(hào)幅度，頻。輸入信號(hào)要通過衰減器，以限制到達(dá)混頻器時(shí)的信號(hào)幅度， 然后通

14、過低通輸入濾波器濾除不需要的頻率。然后通過低通輸入濾波器濾除不需要的頻率。 AV4061AV4061掃頻調(diào)諧超外差頻譜儀結(jié)構(gòu)掃頻調(diào)諧超外差頻譜儀結(jié)構(gòu) 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 20 480MHz800MHz 一混一混 二混二混 三混三混 1.42.2GHz 0.5500MHz 21.4MHz 多路濾波開關(guān)多路濾波開關(guān) 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 AV4061微波頻譜儀電路板微波頻譜儀電路板 21 480MHz 800MHz 1.42.2GHz 下去下去 下去下去 射頻輸入射頻輸入 微波頻譜儀電路板微波頻譜儀電路板 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 2

15、2 2 2、射頻模塊原理、射頻模塊原理 AV4061 AV4061射頻模塊原理框圖如圖。其主要功能是實(shí)現(xiàn)頻率合成、射頻模塊原理框圖如圖。其主要功能是實(shí)現(xiàn)頻率合成、 變換和頻率選擇變換和頻率選擇, ,即射頻輸入信號(hào)首先經(jīng)程控步進(jìn)衰減器即射頻輸入信號(hào)首先經(jīng)程控步進(jìn)衰減器(0(050dB50dB、 10dB10dB步進(jìn)步進(jìn)) )衰減，衰減量受衰減，衰減量受CPUCPU控制，按輸入信號(hào)大小進(jìn)行調(diào)整。控制，按輸入信號(hào)大小進(jìn)行調(diào)整。 AV4061射頻模塊原理框圖射頻模塊原理框圖 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 23 AV4036系列頻譜分析儀是一臺(tái)由工控機(jī)控制，操作系統(tǒng) 為Windows XP

16、，四次變頻的超外差掃頻式頻譜分析儀。 它由微波射頻部分、中頻部分、微波驅(qū)動(dòng)部分、本振合成 部分、數(shù)據(jù)采集DSP處理部分、控制顯示部分和電源部分 組成。其整機(jī)原理框圖如圖所示 AV4036 系列頻譜分析儀原理框圖系列頻譜分析儀原理框圖 2、射頻模塊原理、射頻模塊原理 24 在在0 0波段，波段，3Hz3Hz 4GHz4GHz的信號(hào)由射頻信號(hào)輸入端經(jīng)的信號(hào)由射頻信號(hào)輸入端經(jīng)10dB10dB開關(guān)程控開關(guān)程控 步進(jìn)衰減器、步進(jìn)衰減器、60dB60dB程控步進(jìn)衰減器、毫米波開關(guān)預(yù)選混頻組件（簡程控步進(jìn)衰減器、毫米波開關(guān)預(yù)選混頻組件（簡 稱毫米波稱毫米波SYTXSYTX）、寬帶開關(guān)預(yù)選混頻組件（簡稱寬帶）

17、、寬帶開關(guān)預(yù)選混頻組件（簡稱寬帶SYTXSYTX）、）、4GHz4GHz 低通濾波器進(jìn)入低通濾波器進(jìn)入0 0波段變頻組件中的基波混頻器，與第一本振波段變頻組件中的基波混頻器，與第一本振YIGYIG調(diào)調(diào) 諧振蕩器（簡稱諧振蕩器（簡稱YTOYTO）的基波（）的基波（4.0GHz4.0GHz 9.0GHz9.0GHz）混頻得）混頻得4.9214GHz4.9214GHz 中頻，經(jīng)中頻，經(jīng)4.9214GHz4.9214GHz帶通濾波器和中頻放大開關(guān)到帶通濾波器和中頻放大開關(guān)到0 0波段變頻器組件波段變頻器組件 中的第二變頻器，中的第二變頻器，4.9214GHz4.9214GHz中頻信號(hào)與第二本振中頻信號(hào)

18、與第二本振4.6GHz4.6GHz差頻得第差頻得第 二中頻二中頻321.4MHz。 4036微波部分原理框圖微波部分原理框圖 2、射頻模塊原理、射頻模塊原理 25 微波部件變頻得到的微波部件變頻得到的321.4MHz321.4MHz第二中頻信號(hào)經(jīng)緩沖放大、濾第二中頻信號(hào)經(jīng)緩沖放大、濾 波后進(jìn)入第三變頻器，與第三本振波后進(jìn)入第三變頻器，與第三本振300MHz 300MHz 差頻得差頻得21.4MHz21.4MHz中頻。中頻。 21.4MHz21.4MHz中頻信號(hào)通過預(yù)濾波器、增益補(bǔ)償放大器、抗混疊濾波器中頻信號(hào)通過預(yù)濾波器、增益補(bǔ)償放大器、抗混疊濾波器 和第四變頻器，得到和第四變頻器，得到7.5

19、MHz7.5MHz的第四中頻信號(hào)，該信號(hào)被的第四中頻信號(hào)，該信號(hào)被30MHz30MHz的采的采 樣信號(hào)取樣并數(shù)字化處理后進(jìn)入樣信號(hào)取樣并數(shù)字化處理后進(jìn)入FPGAFPGA，進(jìn)行數(shù)字下變頻和，進(jìn)行數(shù)字下變頻和FIRFIR濾波。濾波。 從從FPGAFPGA出來的信號(hào)可在高性能的出來的信號(hào)可在高性能的DSPDSP芯片中對數(shù)字濾波信號(hào)實(shí)施快芯片中對數(shù)字濾波信號(hào)實(shí)施快 速傅立葉變換，計(jì)算不同點(diǎn)數(shù)的傅立葉變換，選擇不同的窗函數(shù)，速傅立葉變換，計(jì)算不同點(diǎn)數(shù)的傅立葉變換，選擇不同的窗函數(shù)， 得到符合數(shù)字分辨率帶寬要求的頻譜得到符合數(shù)字分辨率帶寬要求的頻譜 頻段頻段信號(hào)頻率信號(hào)頻率YTO頻率頻率混頻諧波次數(shù)混頻諧

20、波次數(shù)YTO倍數(shù)倍數(shù) 03Hz4GHz4.98.9GHz11 149GHz4.39.3GHz11 2918GHz4.79.2GHz21 31826.5GHz4.66.7GHz41 426.540GHz5.27.4GHz32 54050GHz7.48.4GHz32 4036微波部分原理框圖微波部分原理框圖 26 數(shù)字中頻部分原理框圖數(shù)字中頻部分原理框圖 4036微波部分原理框圖微波部分原理框圖 29 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院 3 3、中頻濾波及檢波模塊、中頻濾波及檢波模塊 中頻濾波部分的主要功能是實(shí)現(xiàn)中頻濾波部分的主要功能是實(shí)現(xiàn)21.4MHz21.4MH

21、z中頻信號(hào)可選帶通中頻信號(hào)可選帶通 濾波，包括四級(jí)晶體濾波器，實(shí)現(xiàn)濾波，包括四級(jí)晶體濾波器，實(shí)現(xiàn)1K1K、3K3K、10K10K、30K 30K 分辨力帶分辨力帶 寬；四級(jí)寬；四級(jí)LCLC濾波器，實(shí)現(xiàn)濾波器，實(shí)現(xiàn)100K100K、300K300K、1M1M、3M3M分辨力帶寬，數(shù)分辨力帶寬，數(shù) 字中頻濾波器實(shí)現(xiàn)字中頻濾波器實(shí)現(xiàn)10Hz10Hz到到1kHz1kHz分辨力帶寬。步進(jìn)為分辨力帶寬。步進(jìn)為10dB10dB的的50dB50dB 可控中頻增益以及調(diào)節(jié)范圍大于可控中頻增益以及調(diào)節(jié)范圍大于20dB20dB的校準(zhǔn)放大器進(jìn)行中頻增的校準(zhǔn)放大器進(jìn)行中頻增 益處理，而后送入檢波模塊。檢波模塊首先對中頻

22、信號(hào)進(jìn)行對益處理，而后送入檢波模塊。檢波模塊首先對中頻信號(hào)進(jìn)行對 數(shù)和線性檢波，得到的視頻信號(hào)經(jīng)數(shù)和線性檢波，得到的視頻信號(hào)經(jīng)A/DA/D轉(zhuǎn)換后做數(shù)字信號(hào)處理，轉(zhuǎn)換后做數(shù)字信號(hào)處理， 處理后的數(shù)據(jù)由處理后的數(shù)據(jù)由LCDLCD顯示。顯示。 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 30 31 l1 分辨率帶寬說明 l信號(hào)分辨能力是由頻譜分析儀中頻（IF）濾波器帶寬即 分辨率帶寬（RBW）決定的。當(dāng)有信號(hào)通過中頻濾波器 時(shí)，頻譜分析儀就利用信號(hào)掃描出中頻濾波器的帶通形狀。 當(dāng)頻譜分析儀接收到兩個(gè)幅度相等而頻率相距很近的信號(hào) 時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)其中一個(gè)信號(hào)掃描出的帶通濾波器波形的頂 部幾乎覆蓋了另一個(gè)信

23、號(hào)，從而使兩個(gè)信號(hào)看起來像一個(gè) 信號(hào)。 l2 分辨兩個(gè)等幅信號(hào)的測量通常，要分辨兩個(gè)等幅信號(hào)， 分辨率帶寬必須小于等于兩個(gè)信號(hào)的頻率間隔。以分辨兩 個(gè)相距100kHz 的等幅信號(hào)為例，用戶應(yīng)選擇頻譜分析儀 的分辨率帶寬小于等于100kHz。 4 42 2頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo)頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo) 32 頻譜分析儀參數(shù)測量頻譜分析儀參數(shù)測量 33 34 35 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院 36 37 頻譜分析儀參數(shù)測量頻譜分析儀參數(shù)測量 38 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院 頻譜分析儀參數(shù)測量頻譜分析儀參

24、數(shù)測量 39 AV4061AV4061中頻濾波及檢波模塊原理框圖。中頻濾波及檢波模塊原理框圖。 4 42 2 頻譜分析儀原理頻譜分析儀原理 40 1 1掃描時(shí)間、掃寬、分辨率帶寬和視頻帶寬掃描時(shí)間、掃寬、分辨率帶寬和視頻帶寬 2 2中頻濾波器特性中頻濾波器特性 3 3相位噪聲相位噪聲 SSB相位噪聲定義相位噪聲定義 , 10log() offPNoffCN IF L fLfLBdB 4 42 2頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo)頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo) 圖432 雜散測試結(jié)果 圖圖1113 在頻域中相位噪聲表現(xiàn)為載波兩邊的噪聲邊帶在頻域中相位噪聲表現(xiàn)為載波兩邊的噪聲邊帶 2 10lg 552

25、.37 10lg 9.1 1080/ offSSBc fPdBmP dBmRBW dBc Hz 頻偏為頻偏為20 kHz處單邊帶相位噪聲功率處單邊帶相位噪聲功率 3 10lg 60 13.49 10lg 1.8 10106/ offSSBc fPdBmP dBmRBW dBc Hz 頻偏為頻偏為20 kHz處單邊帶相位噪聲功率處單邊帶相位噪聲功率 X波段頻綜器相噪曲線波段頻綜器相噪曲線 43 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院 相噪測試結(jié)果 44 4 42 2頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo)頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo) 45 46 脈沖射頻信號(hào)測量 47 48

26、脈沖射頻信號(hào)測量 49 30kHz分辨率帶寬設(shè)置下的測試分辨率帶寬設(shè)置下的測試 1kHz分辨率帶寬設(shè)置下的測試分辨率帶寬設(shè)置下的測試 4 42 2頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo)頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo) 50 利用頻標(biāo)功能提高頻率測量精度利用頻標(biāo)功能提高頻率測量精度 4 42 2頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo)頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo) 51 減小分辨率帶寬測量小信號(hào)減小分辨率帶寬測量小信號(hào) 采用軌跡平均測量小信號(hào)采用軌跡平均測量小信號(hào) 4 42 2頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo)頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo) 52 5 5頻譜分析儀的非線性特性頻譜分析儀的非線性特性 由于頻譜分析儀中含有

27、半導(dǎo)體器件，例如放大器件及混頻器件，由于頻譜分析儀中含有半導(dǎo)體器件，例如放大器件及混頻器件， 因此存在非線性。對于很多電子器件，例如混頻器和檢波器，呈因此存在非線性。對于很多電子器件，例如混頻器和檢波器，呈 現(xiàn)非線性響應(yīng)在有些場合是有用的。然而頻譜分析儀要求無失真現(xiàn)非線性響應(yīng)在有些場合是有用的。然而頻譜分析儀要求無失真 顯示被測輸入信號(hào)，所以線性特性是頻譜分析儀重要的性能指標(biāo)。顯示被測輸入信號(hào)，所以線性特性是頻譜分析儀重要的性能指標(biāo)。 對于單正弦信號(hào)輸入的情況，由于存在非線性，會(huì)產(chǎn)生各次諧波。對于單正弦信號(hào)輸入的情況，由于存在非線性，會(huì)產(chǎn)生各次諧波。 對于輸入信號(hào)是兩個(gè)幅度相等的正弦信號(hào)的情況

28、，除了產(chǎn)生諧波對于輸入信號(hào)是兩個(gè)幅度相等的正弦信號(hào)的情況，除了產(chǎn)生諧波 以外，同時(shí)也有互調(diào)產(chǎn)物，互調(diào)產(chǎn)物的階數(shù)是所含頻率各次項(xiàng)之以外，同時(shí)也有互調(diào)產(chǎn)物，互調(diào)產(chǎn)物的階數(shù)是所含頻率各次項(xiàng)之 和。頻譜儀的非線性指標(biāo)包括諧波、互調(diào)、雜散。和。頻譜儀的非線性指標(biāo)包括諧波、互調(diào)、雜散。 6 6 1dB1dB壓縮點(diǎn)壓縮點(diǎn) 4 42 2頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo)頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo) 53 7 7 動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍 動(dòng)態(tài)范圍表征的是頻譜分析儀同時(shí)處理不同電平信號(hào)的能力。動(dòng)態(tài)范圍表征的是頻譜分析儀同時(shí)處理不同電平信號(hào)的能力。 不同的測試，對儀表動(dòng)態(tài)范圍的要求也不一樣。動(dòng)態(tài)范圍下限是不同的測試，對儀表

29、動(dòng)態(tài)范圍的要求也不一樣。動(dòng)態(tài)范圍下限是 由自然噪聲或相位噪聲決定的，動(dòng)態(tài)范圍的上限是由由自然噪聲或相位噪聲決定的，動(dòng)態(tài)范圍的上限是由1dB1dB壓縮點(diǎn)或壓縮點(diǎn)或 由頻譜儀過載而造成的失真決定的。由頻譜儀過載而造成的失真決定的。 8 8 頻譜測量精度頻譜測量精度 頻譜分析儀的頻率精度也就是參考源的精度，并且受參考源頻譜分析儀的頻率精度也就是參考源的精度，并且受參考源 的溫度和長期穩(wěn)定度的影響。的溫度和長期穩(wěn)定度的影響。 4 42 2頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo)頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo) 頻譜分析儀動(dòng)態(tài)范圍的幾種定義頻譜分析儀動(dòng)態(tài)范圍的幾種定義 55 AV4036 AV4036系列頻譜分析儀

30、具有寬頻帶、高分辨率、高靈敏度、大系列頻譜分析儀具有寬頻帶、高分辨率、高靈敏度、大 動(dòng)態(tài)范圍、高精度、低相噪、快速測量等特點(diǎn)，采用了全數(shù)字中頻動(dòng)態(tài)范圍、高精度、低相噪、快速測量等特點(diǎn)，采用了全數(shù)字中頻 處理、全自動(dòng)頻譜識(shí)別與實(shí)時(shí)校準(zhǔn)、寬帶微波毫米波集成等多項(xiàng)創(chuàng)處理、全自動(dòng)頻譜識(shí)別與實(shí)時(shí)校準(zhǔn)、寬帶微波毫米波集成等多項(xiàng)創(chuàng) 新技術(shù)，性能優(yōu)異，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。由于采用了模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的新技術(shù)，性能優(yōu)異，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。由于采用了模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的 設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)了各個(gè)功能模塊的互換性，通過軟硬件功能模塊的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)了各個(gè)功能模塊的互換性，通過軟硬件功能模塊的 組合，可形成系列化產(chǎn)品，并且便于后續(xù)功能升級(jí)

31、和擴(kuò)展。組合，可形成系列化產(chǎn)品，并且便于后續(xù)功能升級(jí)和擴(kuò)展。 AV4036 AV4036 系列頻譜分析儀系列頻譜分析儀 4 42 2頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo)頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo) 56 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 載波載波1GHz1GHz頻偏頻偏1kHz1kHz時(shí)，時(shí)，-108dBc/Hz-108dBc/Hz的典型相噪的典型相噪 頻率計(jì)數(shù)分辨率可達(dá)頻率計(jì)數(shù)分辨率可達(dá)0.001Hz0.001Hz 可達(dá)可達(dá)-152dBm-152dBm的典型顯示平均噪聲電平的典型顯示平均噪聲電平 +7dBm+7dBm的典型的典型1dB1dB增益壓縮增益壓縮 可以使用數(shù)字分辨率帶寬濾波器的連續(xù)掃頻測量或使用可

32、以使用數(shù)字分辨率帶寬濾波器的連續(xù)掃頻測量或使用FFTFFT兩種方兩種方 式進(jìn)行測量，可靈活優(yōu)化測量速度和靈敏度式進(jìn)行測量，可靈活優(yōu)化測量速度和靈敏度 160160檔數(shù)字分辨率帶寬設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)掃寬和分辨率帶寬的最佳組合，檔數(shù)字分辨率帶寬設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)掃寬和分辨率帶寬的最佳組合， 優(yōu)化測量結(jié)優(yōu)化測量結(jié) 2dB2dB步進(jìn)衰減器，優(yōu)化失真測量動(dòng)態(tài)范圍步進(jìn)衰減器，優(yōu)化失真測量動(dòng)態(tài)范圍 提供中頻、視頻、掃描、觸發(fā)等多種輸出接口，采用嵌入式計(jì)算機(jī)提供中頻、視頻、掃描、觸發(fā)等多種輸出接口，采用嵌入式計(jì)算機(jī) 及多任務(wù)操作系統(tǒng)，方便對測量結(jié)果的存儲(chǔ)、打印及數(shù)據(jù)共享及多任務(wù)操作系統(tǒng)，方便對測量結(jié)果的存儲(chǔ)、打印及數(shù)據(jù)共

33、享 支持支持GPIBGPIB、USBUSB、LANLAN、串口等功能接口，方便組建自動(dòng)測試系統(tǒng)、串口等功能接口，方便組建自動(dòng)測試系統(tǒng) 4 42 2頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo)頻譜分析儀的主要技術(shù)性能和指標(biāo) 典型應(yīng)用典型應(yīng)用 可以對電纜、連接器、放大器、可以對電纜、連接器、放大器、 濾波器、混頻器、衰減器、隔離器、濾波器、混頻器、衰減器、隔離器、 耦合器等元器件或部件進(jìn)行增益、耦合器等元器件或部件進(jìn)行增益、 頻率響應(yīng)、帶寬、插損、變頻損耗、頻率響應(yīng)、帶寬、插損、變頻損耗、 隔離度、失真等參數(shù)和指標(biāo)的測試。隔離度、失真等參數(shù)和指標(biāo)的測試。 可進(jìn)行信號(hào)源測試，通信衛(wèi)星監(jiān)測，可進(jìn)行信號(hào)源測試，通信衛(wèi)

34、星監(jiān)測， 搭建綜合測試系統(tǒng)。搭建綜合測試系統(tǒng)。 AV4036 AV4036具有強(qiáng)大的連通能力，具有強(qiáng)大的連通能力， 提供符合規(guī)范要求的儀器驅(qū)動(dòng)庫，提供符合規(guī)范要求的儀器驅(qū)動(dòng)庫， 搭建綜合測試系統(tǒng)，可以用于復(fù)雜搭建綜合測試系統(tǒng)，可以用于復(fù)雜 測試對象或生產(chǎn)線快速測量要求的測試對象或生產(chǎn)線快速測量要求的 場合，通信及雷達(dá)信號(hào)的檢測及性場合，通信及雷達(dá)信號(hào)的檢測及性 能評(píng)估，信息安全領(lǐng)域的信號(hào)監(jiān)測、能評(píng)估，信息安全領(lǐng)域的信號(hào)監(jiān)測、 記錄、分析、識(shí)別和評(píng)估，大型復(fù)記錄、分析、識(shí)別和評(píng)估，大型復(fù) 雜電子裝備集成聯(lián)試和維修保障，雜電子裝備集成聯(lián)試和維修保障， 電子元器件或射頻微波模塊批量生電子元器件或射頻

35、微波模塊批量生 產(chǎn)線等。產(chǎn)線等。 AV4036AV4036搭建綜合測試系統(tǒng)搭建綜合測試系統(tǒng) 4.34.3頻譜分析儀的典型應(yīng)用頻譜分析儀的典型應(yīng)用 58 59 60 4.4微波頻譜儀的典型應(yīng)用微波頻譜儀的典型應(yīng)用 連接三階交調(diào)失真測量系統(tǒng)連接三階交調(diào)失真測量系統(tǒng) 61 將信號(hào)峰值置于參考電平處將信號(hào)峰值置于參考電平處信號(hào)在頻譜分析儀顯示器中央信號(hào)在頻譜分析儀顯示器中央 4.34.3頻譜分析儀的典型應(yīng)用頻譜分析儀的典型應(yīng)用 62 4.4微波頻譜儀的典型應(yīng)用微波頻譜儀的典型應(yīng)用 使用最大保持觀測漂移信號(hào)使用最大保持觀測漂移信號(hào) 測量信號(hào)發(fā)生器的頻率漂移測量信號(hào)發(fā)生器的頻率漂移 頻譜分析儀能夠測量信號(hào)

36、發(fā)生器的短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性，使用軌跡最大頻譜分析儀能夠測量信號(hào)發(fā)生器的短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性，使用軌跡最大 保持功能保持功能,頻譜分析儀能顯示輸入信號(hào)的最大峰值幅度和頻率漂移，如果想測量頻譜分析儀能顯示輸入信號(hào)的最大峰值幅度和頻率漂移，如果想測量 信號(hào)占用帶寬也可使用軌跡最大保持功能。該實(shí)例將使用頻譜分析儀的信號(hào)跟蹤信號(hào)占用帶寬也可使用軌跡最大保持功能。該實(shí)例將使用頻譜分析儀的信號(hào)跟蹤 功能來保持漂移信號(hào)一直顯示在中心位置，使用頻譜分析儀的軌跡最大保持功能功能來保持漂移信號(hào)一直顯示在中心位置，使用頻譜分析儀的軌跡最大保持功能 捕獲漂移捕獲漂移 63 使用信號(hào)跟蹤功能測量漂移信號(hào)使用信號(hào)跟蹤

37、功能測量漂移信號(hào) 4.34.3頻譜分析儀的典型應(yīng)用頻譜分析儀的典型應(yīng)用 64 主瓣和旁瓣測量主瓣和旁瓣測量雜散測試結(jié)果雜散測試結(jié)果 4.34.3頻譜分析儀的典型應(yīng)用頻譜分析儀的典型應(yīng)用 65 4.34.3頻譜分析儀的典型應(yīng)用頻譜分析儀的典型應(yīng)用 調(diào)制特性測量調(diào)幅信號(hào)的測量調(diào)制特性測量調(diào)幅信號(hào)的測量 幅度調(diào)制信號(hào)波形幅度調(diào)制信號(hào)波形 調(diào)制指數(shù)等于調(diào)制指數(shù)等于0.2的調(diào)頻信號(hào)頻譜的調(diào)頻信號(hào)頻譜 66 4.34.3頻譜分析儀的典型應(yīng)用頻譜分析儀的典型應(yīng)用 脈沖調(diào)制信號(hào)測量脈沖調(diào)制信號(hào)測量 理想矩形脈沖的時(shí)域和頻域波形圖理想矩形脈沖的時(shí)域和頻域波形圖 67 4.34.3頻譜分析儀的典型應(yīng)用頻譜分析儀的

38、典型應(yīng)用 射頻載波脈沖調(diào)制的頻譜波形射頻載波脈沖調(diào)制的頻譜波形 脈沖寬度測量脈沖寬度測量 s s 脈沖周期為脈沖周期為50 脈寬為脈寬為5 68 4.34.3頻譜分析儀的典型應(yīng)用頻譜分析儀的典型應(yīng)用 s s 脈沖周期為脈沖周期為20 脈寬為脈寬為2 脈沖重復(fù)頻率測量脈沖重復(fù)頻率測量 69 3. 外擴(kuò)頻測量原理外擴(kuò)頻測量原理 LORFIF nfmff 諧波混頻器混頻公式為：諧波混頻器混頻公式為： RFLOIF fnff 4.34.3頻譜分析儀的典型應(yīng)用頻譜分析儀的典型應(yīng)用 70 由于混頻器的變頻損耗是諧波次數(shù)的函數(shù)，諧波次數(shù)由于混頻器的變頻損耗是諧波次數(shù)的函數(shù)，諧波次數(shù) 越高，變頻損耗越大。擴(kuò)頻

39、測量時(shí)，輸入射頻信號(hào)頻率較越高，變頻損耗越大。擴(kuò)頻測量時(shí)，輸入射頻信號(hào)頻率較 高，使用高次諧波使得本振所需諧波次數(shù)顯著增大，混頻高，使用高次諧波使得本振所需諧波次數(shù)顯著增大，混頻 器變頻損耗變大，頻譜幅度較低，在頻譜圖中比較容易分器變頻損耗變大，頻譜幅度較低，在頻譜圖中比較容易分 辨。因此為方便分析，我們忽略輸入信號(hào)的高次諧波，輸辨。因此為方便分析，我們忽略輸入信號(hào)的高次諧波，輸 入射頻信號(hào)基波與本振頻率的入射頻信號(hào)基波與本振頻率的n次諧波混頻到中頻：次諧波混頻到中頻： 諧波混頻器諧波混頻器 LORFIF nfmff RFLOIF fnff 信號(hào)分析儀太赫茲擴(kuò)展模塊信號(hào)分析儀太赫茲擴(kuò)展模塊 7

40、2 波段6mm5mm3mm2mm 頻率范圍40-6050-7575-110110-170 諧波次數(shù)10141820 變頻損耗20dB25dB32dB38dB 毫米波擴(kuò)頻部件 73 傳統(tǒng)頻譜分析儀采用外差式的工作方式，通過適當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)頻譜分析儀采用外差式的工作方式，通過適當(dāng)?shù)?調(diào)整自身本振的調(diào)諧范圍調(diào)整自身本振的調(diào)諧范圍(本振掃描本振掃描)，將給定范圍內(nèi)的頻，將給定范圍內(nèi)的頻 譜，進(jìn)行逐點(diǎn)頻率下變頻至中頻進(jìn)行信號(hào)檢測，再將信號(hào)譜，進(jìn)行逐點(diǎn)頻率下變頻至中頻進(jìn)行信號(hào)檢測，再將信號(hào) 測量結(jié)果進(jìn)行拼接顯示，就得到頻譜測量的結(jié)果。這樣做測量結(jié)果進(jìn)行拼接顯示，就得到頻譜測量的結(jié)果。這樣做 的局限性是不同頻率點(diǎn)

41、的數(shù)據(jù)并不是在同一時(shí)刻采樣得到，的局限性是不同頻率點(diǎn)的數(shù)據(jù)并不是在同一時(shí)刻采樣得到， 信號(hào)結(jié)果為分時(shí)采集拼接而成信號(hào)結(jié)果為分時(shí)采集拼接而成。而通常情況下其數(shù)據(jù)采集。而通常情況下其數(shù)據(jù)采集 速度要快于數(shù)字后端的處理速度，頻譜儀通常使用速度要快于數(shù)字后端的處理速度，頻譜儀通常使用“拋棄拋棄” 其中一段數(shù)據(jù)的方式，使得數(shù)據(jù)處理速率匹配。這就產(chǎn)生其中一段數(shù)據(jù)的方式，使得數(shù)據(jù)處理速率匹配。這就產(chǎn)生 了通常說所的了通常說所的“測試盲區(qū)測試盲區(qū)”問題。也就是如果存在某些瞬問題。也就是如果存在某些瞬 態(tài)變換或者存在極短時(shí)間的干擾信號(hào)，使用外差式頻譜分態(tài)變換或者存在極短時(shí)間的干擾信號(hào)，使用外差式頻譜分 析儀進(jìn)行

42、測試有很大的可能性會(huì)漏掉信號(hào)。析儀進(jìn)行測試有很大的可能性會(huì)漏掉信號(hào)。 4 45 5實(shí)時(shí)頻譜分析儀實(shí)時(shí)頻譜分析儀 74 實(shí)時(shí)頻譜分析儀實(shí)時(shí)頻譜分析儀(RTSA)是隨著現(xiàn)代是隨著現(xiàn)代FPGA技術(shù)發(fā)展起來的一種技術(shù)發(fā)展起來的一種 新式頻譜分析儀，與傳統(tǒng)頻譜儀相比，它的最大特點(diǎn)是在信號(hào)處理新式頻譜分析儀，與傳統(tǒng)頻譜儀相比，它的最大特點(diǎn)是在信號(hào)處理 過程中能夠完全利用所采集的時(shí)域采樣點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)無縫的頻譜測過程中能夠完全利用所采集的時(shí)域采樣點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)無縫的頻譜測 量及觸發(fā)。由于實(shí)時(shí)頻譜儀具備無縫處理能力，使得它在頻譜監(jiān)測、量及觸發(fā)。由于實(shí)時(shí)頻譜儀具備無縫處理能力，使得它在頻譜監(jiān)測、 研發(fā)診斷以及雷達(dá)系

43、統(tǒng)設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用。研發(fā)診斷以及雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用。 4 45 5實(shí)時(shí)頻譜分析儀實(shí)時(shí)頻譜分析儀 實(shí)時(shí)觸發(fā)、無縫捕獲和多域分析是實(shí)時(shí)頻譜分析儀的幾個(gè)主要特實(shí)時(shí)觸發(fā)、無縫捕獲和多域分析是實(shí)時(shí)頻譜分析儀的幾個(gè)主要特 點(diǎn)，也是其實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。利用實(shí)時(shí)頻譜儀獨(dú)創(chuàng)的頻率模板觸發(fā)點(diǎn)，也是其實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。利用實(shí)時(shí)頻譜儀獨(dú)創(chuàng)的頻率模板觸發(fā) 技術(shù)設(shè)定頻率和功率兩維信息，可將感興趣的脈沖信號(hào)捕獲下來。技術(shù)設(shè)定頻率和功率兩維信息，可將感興趣的脈沖信號(hào)捕獲下來。 實(shí)時(shí)頻譜儀獨(dú)有的數(shù)字熒光顯示技術(shù)實(shí)時(shí)頻譜儀獨(dú)有的數(shù)字熒光顯示技術(shù)(DPX)，可以讓你在復(fù)雜的環(huán)，可以讓你在復(fù)雜的環(huán) 境中發(fā)現(xiàn)感興趣的信號(hào)，即

44、使是同頻干擾的信號(hào)也可以輕松地分辨境中發(fā)現(xiàn)感興趣的信號(hào)，即使是同頻干擾的信號(hào)也可以輕松地分辨 出來。實(shí)時(shí)頻譜儀還可以在時(shí)域、頻域、調(diào)制域進(jìn)行相關(guān)的多域分出來。實(shí)時(shí)頻譜儀還可以在時(shí)域、頻域、調(diào)制域進(jìn)行相關(guān)的多域分 析和時(shí)間關(guān)聯(lián)分析。析和時(shí)間關(guān)聯(lián)分析。 75 實(shí)時(shí)頻譜分析儀原理圖實(shí)時(shí)頻譜分析儀原理圖 實(shí)時(shí)頻譜分析儀具有可以分析同頻干擾、發(fā)現(xiàn)大信號(hào)下面的小信實(shí)時(shí)頻譜分析儀具有可以分析同頻干擾、發(fā)現(xiàn)大信號(hào)下面的小信 號(hào)、捕獲瞬態(tài)干擾信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)。頻率模板觸發(fā)為可靠地檢測和分析號(hào)、捕獲瞬態(tài)干擾信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)。頻率模板觸發(fā)為可靠地檢測和分析 動(dòng)態(tài)射頻信號(hào)提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具。它可以用來進(jìn)行傳統(tǒng)頻譜分動(dòng)態(tài)射頻信號(hào)

45、提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具。它可以用來進(jìn)行傳統(tǒng)頻譜分 析儀較難完成的測量，如在存在強(qiáng)大的射頻信號(hào)時(shí)捕獲小電平瞬時(shí)析儀較難完成的測量，如在存在強(qiáng)大的射頻信號(hào)時(shí)捕獲小電平瞬時(shí) 事件。事件。 4 45 5實(shí)時(shí)頻譜分析儀實(shí)時(shí)頻譜分析儀 76 1 1實(shí)時(shí)頻譜分析技術(shù)實(shí)時(shí)頻譜分析技術(shù) 大多數(shù)現(xiàn)代雷達(dá)和通信系統(tǒng)是基于脈沖式和間歇性突發(fā)信號(hào)來大多數(shù)現(xiàn)代雷達(dá)和通信系統(tǒng)是基于脈沖式和間歇性突發(fā)信號(hào)來 傳送分組化信息。測試這類系統(tǒng)中的異步事件的傳統(tǒng)測量方法通常傳送分組化信息。測試這類系統(tǒng)中的異步事件的傳統(tǒng)測量方法通常 是使用示波器檢測突發(fā)的時(shí)域特點(diǎn)，使用頻譜分析儀檢測信號(hào)頻域是使用示波器檢測突發(fā)的時(shí)域特點(diǎn)，使用頻譜分析儀

46、檢測信號(hào)頻域 特點(diǎn)。在多數(shù)情況下，這些瞬變信號(hào)發(fā)生的速度對于傳統(tǒng)掃頻分析特點(diǎn)。在多數(shù)情況下，這些瞬變信號(hào)發(fā)生的速度對于傳統(tǒng)掃頻分析 儀太快了，并且瞬變信號(hào)的快速上升下降時(shí)間會(huì)產(chǎn)生頻譜成分，從儀太快了，并且瞬變信號(hào)的快速上升下降時(shí)間會(huì)產(chǎn)生頻譜成分，從 而大大增加了捕獲分析這些信號(hào)的難度。實(shí)時(shí)頻譜分析技術(shù)的核心而大大增加了捕獲分析這些信號(hào)的難度。實(shí)時(shí)頻譜分析技術(shù)的核心 思想是思想是快速發(fā)現(xiàn)問題、實(shí)時(shí)觸發(fā)、無縫捕獲、多域關(guān)聯(lián)分析快速發(fā)現(xiàn)問題、實(shí)時(shí)觸發(fā)、無縫捕獲、多域關(guān)聯(lián)分析。一旦。一旦 發(fā)現(xiàn)問題，測試儀器會(huì)根據(jù)信號(hào)時(shí)域或頻域特征對特定的信號(hào)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)問題，測試儀器會(huì)根據(jù)信號(hào)時(shí)域或頻域特征對特定的信號(hào)進(jìn)

47、行 觸發(fā)采集，觸發(fā)導(dǎo)致信號(hào)被無縫捕獲到存儲(chǔ)器中，捕獲完成后，就觸發(fā)采集，觸發(fā)導(dǎo)致信號(hào)被無縫捕獲到存儲(chǔ)器中，捕獲完成后，就 可以分析信號(hào)的時(shí)域、頻域和調(diào)制域特點(diǎn)?？梢苑治鲂盘?hào)的時(shí)域、頻域和調(diào)制域特點(diǎn)。 4 46 6新的測試分析技術(shù)不斷涌現(xiàn)新的測試分析技術(shù)不斷涌現(xiàn) 77 4)關(guān)鍵指標(biāo)關(guān)鍵指標(biāo) 實(shí)時(shí)頻譜儀和傳統(tǒng)頻譜儀有共同的指標(biāo)，例如頻率、分析帶寬、實(shí)時(shí)頻譜儀和傳統(tǒng)頻譜儀有共同的指標(biāo)，例如頻率、分析帶寬、 動(dòng)態(tài)范圍等；同時(shí)也有自己獨(dú)特的指標(biāo)，例如動(dòng)態(tài)范圍等；同時(shí)也有自己獨(dú)特的指標(biāo)，例如FFT速度，最短截獲速度，最短截獲 時(shí)間等。時(shí)間等。 (1)頻率：頻譜儀分析儀能檢測的最高頻率值，一般無線通信要求頻

48、率：頻譜儀分析儀能檢測的最高頻率值，一般無線通信要求 的頻率上限在十幾個(gè)的頻率上限在十幾個(gè)GHz，軍用、航天類型的應(yīng)用要求在，軍用、航天類型的應(yīng)用要求在50GHz以以 上，甚至達(dá)到上，甚至達(dá)到100GHz以上。以上。 (2)分析帶寬：頻譜儀能夠同時(shí)分析的最大信號(hào)頻率范圍，一般取分析帶寬：頻譜儀能夠同時(shí)分析的最大信號(hào)頻率范圍，一般取 決于其中頻決于其中頻ADC的最高帶寬。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在頻譜儀的最高帶寬。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在頻譜儀 的分析帶寬已經(jīng)從最初的幾十的分析帶寬已經(jīng)從最初的幾十MHz增加到幾百增加到幾百M(fèi)Hz。 (3)無雜散動(dòng)態(tài)范圍無雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)：衡量頻譜儀同時(shí)

49、觀測大小信號(hào)的能：衡量頻譜儀同時(shí)觀測大小信號(hào)的能 力，該參數(shù)一般取決于頻譜儀的本底噪聲、力，該參數(shù)一般取決于頻譜儀的本底噪聲、ADC位數(shù)等。位數(shù)等。 (4)100截獲信號(hào)持續(xù)時(shí)間：實(shí)時(shí)頻譜儀雖然適合觀測瞬態(tài)信號(hào)，截獲信號(hào)持續(xù)時(shí)間：實(shí)時(shí)頻譜儀雖然適合觀測瞬態(tài)信號(hào)， 但是對信號(hào)的持續(xù)時(shí)間也有特定要求。但是對信號(hào)的持續(xù)時(shí)間也有特定要求。 (5)FFT計(jì)算速度：頻譜儀里面的計(jì)算速度：頻譜儀里面的FPGA硬件進(jìn)行硬件進(jìn)行FFT計(jì)算的速度。計(jì)算的速度。 4 46 6新的測試分析技術(shù)不斷涌現(xiàn)新的測試分析技術(shù)不斷涌現(xiàn) 78 實(shí)時(shí)頻譜分析儀原理圖實(shí)時(shí)頻譜分析儀原理圖 4 45 5實(shí)時(shí)頻譜分析儀實(shí)時(shí)頻譜分析儀 A

50、V4011系列實(shí)時(shí)頻譜分析儀系列實(shí)時(shí)頻譜分析儀 4 45 5實(shí)時(shí)頻譜分析儀實(shí)時(shí)頻譜分析儀 實(shí)時(shí)頻譜用于瞬變信號(hào)測試的 核心思想 實(shí)時(shí)頻譜用于瞬變信號(hào)測試的核心思想實(shí)時(shí)頻譜用于瞬變信號(hào)測試的核心思想 發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn) 觸發(fā)觸發(fā) 捕獲捕獲 分析分析 信號(hào)中有沒有問題？異常信號(hào)信號(hào)中有沒有問題？異常信號(hào) 頻譜如何變化？頻譜如何變化？ 不遺漏任何突發(fā)信號(hào)不遺漏任何突發(fā)信號(hào) 的頻譜觀測能力的頻譜觀測能力 自動(dòng)檢測異常信號(hào)出現(xiàn)時(shí)刻自動(dòng)檢測異常信號(hào)出現(xiàn)時(shí)刻 異常信號(hào)發(fā)生前后一段時(shí)間內(nèi)異常信號(hào)發(fā)生前后一段時(shí)間內(nèi) 的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ) 實(shí)時(shí)無間斷的觸發(fā)判實(shí)時(shí)無間斷的觸發(fā)判 斷機(jī)制斷機(jī)制 大容量存儲(chǔ)大容量存儲(chǔ) 與

51、無縫捕獲與無縫捕獲 對捕獲的數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)節(jié)分析，對捕獲的數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)節(jié)分析， 從而解決用戶的問題從而解決用戶的問題 靈活的信號(hào)分析靈活的信號(hào)分析 六、AV4011產(chǎn)品前瞻 AV4011實(shí)時(shí)頻譜分析儀技術(shù)引入實(shí)時(shí)頻譜分析儀技術(shù)引入 嵌入式計(jì)算機(jī)平臺(tái)嵌入式計(jì)算機(jī)平臺(tái) PCIPCI總線總線儀器控制總線儀器控制總線 人機(jī)界面人機(jī)界面USBUSB、LANLAN、GPIBGPIB 實(shí)時(shí)分析實(shí)時(shí)分析 多域分析多域分析 三維譜圖三維譜圖 頻域頻域 時(shí)域時(shí)域 調(diào)制域調(diào)制域 解調(diào)解調(diào) 實(shí)時(shí)處理模塊實(shí)時(shí)處理模塊 捕獲捕獲 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 電平觸發(fā)電平觸發(fā) 模板觸發(fā)模板觸發(fā) 功率觸發(fā)功率觸發(fā) 數(shù)字下變頻數(shù)字下變頻 外部觸發(fā)

52、外部觸發(fā) 實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)I/QI/Q XA/D 40GHz40GHz 測量信號(hào)頻帶測量信號(hào)頻帶 中頻濾波中頻濾波 微波變頻接收模塊微波變頻接收模塊 40MHz40MHz實(shí)時(shí)實(shí)時(shí) 捕獲帶寬捕獲帶寬 低波段低波段 高波段高波段 100MHz100MHz采樣采樣 9kHz9kHz 75MHz75MHz中頻中頻 六、AV4011產(chǎn)品前瞻 AV4011實(shí)時(shí)頻譜分析儀技術(shù)原理實(shí)時(shí)頻譜分析儀技術(shù)原理 4 45 5實(shí)時(shí)頻譜分析儀實(shí)時(shí)頻譜分析儀 AV4011實(shí)時(shí)頻譜分析儀技術(shù)原理 窗函數(shù)歸一化的3dB帶寬 s s f N NT 時(shí)間分辨率：時(shí)間分辨率： N f s 3 kRBW dB 頻率分辨率：頻率分辨率： 窗函數(shù)

53、長度 51015202530 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 12141618202224 110 115 120 125 130 135 譜圖分析全貌 局部放大視圖 高斯窗函數(shù)長度高斯窗函數(shù)長度3232，時(shí)間分辨率高，時(shí)間分辨率高 55606570758085 15 20 25 30 35 40 45 50 20406080100120 20 40 60 80 100 120 譜圖分析全貌 局部放大視圖 高斯窗函數(shù)長度高斯窗函數(shù)長度128128，頻率分辨率高，頻率分辨率高 輸入信號(hào)：輸入信號(hào)： n 數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)速率128MSPS128MSPS，

54、n 29.6us 29.6us時(shí)刻信號(hào)頻率發(fā)生了細(xì)微跳變時(shí)刻信號(hào)頻率發(fā)生了細(xì)微跳變 時(shí)間定位時(shí)間定位 29.529.75us 時(shí)間定位時(shí)間定位 2930us 矛盾矛盾 六、AV4011產(chǎn)品前瞻 AV4011技術(shù)特性技術(shù)特性高分辨率發(fā)現(xiàn)細(xì)微變化高分辨率發(fā)現(xiàn)細(xì)微變化 n 數(shù)據(jù)速率：數(shù)據(jù)速率：128MSPS128MSPS n 跳頻信號(hào)：跳頻信號(hào)： 跳頻速率：跳頻速率：3.2M3.2M跳跳/ /秒秒 駐留時(shí)間：駐留時(shí)間：0.3125us=400.3125us=40點(diǎn)點(diǎn) n 分析時(shí)間窗長度：分析時(shí)間窗長度：1us=1281us=128點(diǎn)點(diǎn) 重疊處理可以指出信號(hào)頻重疊處理可以指出信號(hào)頻 譜隨時(shí)間變化的譜隨

55、時(shí)間變化的方向和大小方向和大小， 對于觀測持續(xù)時(shí)間短于時(shí)間窗對于觀測持續(xù)時(shí)間短于時(shí)間窗 長度的信號(hào)非常有利，但是需長度的信號(hào)非常有利，但是需 要更高的處理速度要更高的處理速度 128128個(gè)樣點(diǎn)個(gè)樣點(diǎn)128128個(gè)樣點(diǎn)個(gè)樣點(diǎn)128128個(gè)樣點(diǎn)個(gè)樣點(diǎn) 128128點(diǎn)點(diǎn)FFTFFT 128128點(diǎn)點(diǎn)FFTFFT 128128點(diǎn)點(diǎn)FFTFFT 重疊時(shí)間間隔重疊時(shí)間間隔 重疊點(diǎn)數(shù)重疊點(diǎn)數(shù) 128128點(diǎn)點(diǎn)FFTFFT 128128點(diǎn)點(diǎn)FFTFFT 50100150200250300350400450500 1 2 3 4 5 6 7 非重疊非重疊 501001502002503003504004505

56、00 100 200 300 400 500 600 700 800 重疊重疊 六、AV4011產(chǎn)品前瞻 AV4011技術(shù)特性技術(shù)特性重疊技術(shù)進(jìn)行信號(hào)瞬態(tài)事件觀測重疊技術(shù)進(jìn)行信號(hào)瞬態(tài)事件觀測 4 45 5實(shí)時(shí)頻譜分析儀實(shí)時(shí)頻譜分析儀 （2 2）頻率模板觸發(fā)：通過實(shí)時(shí)檢測信號(hào)的頻譜變化是否進(jìn)入一個(gè)預(yù)先設(shè)置的頻譜模板）頻率模板觸發(fā)：通過實(shí)時(shí)檢測信號(hào)的頻譜變化是否進(jìn)入一個(gè)預(yù)先設(shè)置的頻譜模板 來捕獲信號(hào)的頻譜變化過程。來捕獲信號(hào)的頻譜變化過程。 利用頻率模板觸發(fā)捕獲的大信號(hào)存在下的突發(fā)干擾信號(hào) 模板形狀模板形狀 時(shí)域無時(shí)域無 明顯特征明顯特征 頻率無頻率無 明顯特征明顯特征 突發(fā)干擾信號(hào)突發(fā)干擾信號(hào)

57、持續(xù)持續(xù)190us 50%預(yù)觸發(fā)觀測預(yù)觸發(fā)觀測 干擾信號(hào)出現(xiàn)過程干擾信號(hào)出現(xiàn)過程 六、AV4011產(chǎn)品前瞻 AV4011典型應(yīng)用典型應(yīng)用 87 實(shí)時(shí)頻譜分析技術(shù)頻率模板觸發(fā)實(shí)時(shí)頻譜分析技術(shù)頻率模板觸發(fā) 88 利用選時(shí)分析頻譜功能測量跳頻信號(hào)雜散 （5 5）運(yùn)用選時(shí)分析頻譜）運(yùn)用選時(shí)分析頻譜 利用選時(shí)分 析頻譜功能 測量跳頻信 號(hào)雜散 捕獲捕獲1ms的的 信號(hào)功率變化信號(hào)功率變化 66us67us 信號(hào)功率變化信號(hào)功率變化 66us67us 信號(hào)頻率變化信號(hào)頻率變化 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制 脈內(nèi)步進(jìn)跳頻脈內(nèi)步進(jìn)跳頻 脈間跳頻脈間跳頻 選擇脈內(nèi)一段時(shí)間的信號(hào)頻譜選擇脈內(nèi)一段時(shí)間的信號(hào)頻譜 通過平均值檢波

58、可獲得脈內(nèi)某一跳頻點(diǎn)的雜散情況通過平均值檢波可獲得脈內(nèi)某一跳頻點(diǎn)的雜散情況 六、AV4011產(chǎn)品前瞻 AV4011典型應(yīng)用典型應(yīng)用 90 91 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院 92 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院 93 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院 93 用于深入分析騷擾細(xì)節(jié)的實(shí)時(shí)頻譜分析 (選件) 94 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院 95 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院95 1 1、如圖所示電路，試畫出沿線電壓

59、、電流振幅分布圖，、如圖所示電路，試畫出沿線電壓、電流振幅分布圖， 試求出它們的最大值和最小值。試求出它們的最大值和最小值。 圖 1-5 解：傳輸線電壓：解：傳輸線電壓：BC段為行波狀態(tài)，其上電壓大小不變段為行波狀態(tài)，其上電壓大小不變 ，幅值為，幅值為450V，阻抗為，阻抗為450，電流大小不變，幅值為，電流大小不變，幅值為1A ；AB段為行駐波狀態(tài)，段為行駐波狀態(tài)，A點(diǎn)為電壓波節(jié)，點(diǎn)為電壓波節(jié)，B點(diǎn)為波腹，電點(diǎn)為波腹，電 壓為壓為450V。 用于超高速測量基于FFT的 時(shí)域掃描 (選件) 96 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院96 用于深入分析騷擾細(xì)節(jié)的實(shí)時(shí)

60、頻譜分析 97 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院 98 99 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院 實(shí)時(shí)頻譜儀全息頻譜顯示 100 微波測量技術(shù)微波測量技術(shù) 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院 實(shí)時(shí)頻譜儀瀑布圖顯示 101 信號(hào)和頻譜分析儀 102 SGMA矢量射頻信號(hào)源 103 實(shí)時(shí)頻譜分析儀實(shí)時(shí)頻譜分析儀 104 105 便攜式接收機(jī)從便攜式接收機(jī)從9 kHz到到7.5 GHz范圍進(jìn)行現(xiàn)場無線電范圍進(jìn)行現(xiàn)場無線電 監(jiān)測監(jiān)測 106 便攜式接收機(jī)從便攜式接收機(jī)從9kHz到到7.5GHz范圍進(jìn)行現(xiàn)場無線電監(jiān)測范圍進(jìn)行現(xiàn)場無線