發布日期：2022-05-29 點擊率：60
頻譜分析儀是一種應用廣泛的信號分析儀器。它可用來測量信號的頻率、電平、波形失真、噪聲電平、頻譜特性等，加上標準天線還可用來測量場強。它的主要特點是：能寬頻帶連續掃描，并將測得的信號在CRT屏上直觀地顯示出來。在整個頻段內，電平顯示范圍大于70dB，在無線電電波測量中可以很方便地看出頻譜占用和信號活動情況，所以在很多場合，頻譜儀正在替代場強儀成為電波測量中一種新的被廣泛應用的儀器。但必竟二者設計上有差異，因此使用側重面應有所有同，否則將會帶來很大的測量誤差。
現代頻譜儀多采用微機處理，顯示刻度可以自動轉換。在實際測量中要特別注意天線阻抗與測試系統的匹配問題，避免產生失配誤差。由于頻譜儀在使用中是進行寬帶掃描，所以所用天線要求也都是寬帶天線，而寬帶天線的VSWR一般都較大，如果與頻譜儀聯接的不是匹配天線，則要對所用天線的天線系數重新校對。
在實際測量中，輸入衰減器不宜放在0dB的位置，如果衰減器置0，輸入信號直接接到混頻器上，則阻抗特性變差，造成較大的失配誤差。
防止頻譜分析儀過載
一般測試接收機的輸入端都有帶有調諧式高放電路，以抑制帶外信號，提高靈敏度。而頻譜分析儀由于其寬帶連續快速掃描的特性，輸入端一般都直接接到混頻器上。當信號電平較高時，混頻器工作在非線性變頻狀態，將產生高階互調和混頻增益壓縮，而且過高的電平（一般大于5dBm）將燒壞混頻器，故在使用中要合理地選擇射頻衰減器以確保線性工作狀態。
為使混頻器進行線性變頻，中頻放大器進行線性放大，使示波屏上出現的假響應電平縮至小，這就要求加在混頻器上的輸入信號功率越小越好；而為了擴大測量電平的動態范圍，則要求輸入功率越大越好。為此對輸入信號電平的選擇有如下三個規定：
（1）輸入信號電平
在頻譜儀輸入混頻器上輸入信號時，使所產生的失真電平小于某個規定電平時的輸入信號電平叫輸入電平。它隨混頻器的構造不同而有所不同，通常頻譜儀的輸入電平是-30dBm。用這樣的電平輸入時，規定頻譜儀產生的失真電平和假響應電平小于-90dBm，即在-30dBm到-90dBm間出現的信號是真正的信號，這時，顯示器的動態范圍有60dB。
（2）線性輸入信號電平
使輸入混頻器的特性保持線性的輸入信號電平叫線性輸入電平。所謂“線性”，是指允許輸入混頻器有1dB的增益壓縮。增益壓縮1dB,約產生12.2%的誤差。當加到混頻器的信號電平在線性輸入電平范圍內時，則增益壓壓縮小于1dB，這并不意味著在頻譜儀顯示器上不同生失真響應和假響應。只有當輸入到混頻器的信號功率等于輸入電平時，在示波屏上才不出現假響應。通常，頻譜儀的線性輸入電平是-5dBm到-10dBm，視輸入混頻器的特性而定。
（3）輸入電平
頻譜儀輸入回的燒毀電平叫頻譜儀的輸入電平。它由輸入衰減器和混頻器的特性決定。輸入混頻器的燒毀電平的典型值是+10dBm，輸入衰減器的燒毀電平是+30dBm。
在實際測量中，為使測量不失真，或使假響應電平減至小，應經常使用輸入電平。就輸入端是單個大信號而言。采用輸入電平，將會得到較滿意的測量結果。但當輸入端存在多個高電平信號時，即使這些信號可能在頻譜儀的工作頻帶外，終因輸入端沒有選擇性，這些信號功率的迭加很容易使混頻器過載產生高階交互調失真，從而產生假響應，因此有必要對所測信號以外的信號功率加以衰減，的辦法是加一個跟蹤濾波器，即預選器，如美國HP公司和西德R/S公司都有為其頻譜儀配套的預選器。
有些頻譜分析儀沒有配套的預選器，但可根據測量頻段加固定的帶通濾波器。此時，用頻譜分析儀和跟蹤信號發生器對通帶內波動、插入損耗仔細進行測量并一一記錄下來，在測量場強時計入到天線校正系數去。如果連帶通濾波器也沒有，那么可按照所測頻段配置合適的高通濾波器。實踐證明，強電臺及電磁干擾大多集中在中、短波及調頻波段、VHF低端，在采用高通濾波器后，可把被測頻段以下的信號衰減40dB以上，這樣可大大減少互調、交調失真。
檢驗混頻器是否工作在狀態，可以采用射頻衰減器增加10dB，顯示減少10dB的方法驗證。通常，-30~-35dBm為混頻器的工作狀態，即頻譜儀的輸入電平為-30~-35dBm。輸入電平的擇定為以后進一步的測量打下了良好基礎。
選擇合適的中頻帶寬
頻譜儀的中頻帶寬（又稱分辨率帶寬）很多，從1MHz到1kHz以下約有10檔左右。但由于頻譜儀的連續掃描特性，它的濾波器是高斯型的矩形系數較大，一般60dB：3dB帶寬為10:1。而測試接收機的中頻濾波器矩形系數較小，一般60dB:6dB帶寬為2:1（一般測試接收機為雙調諧回路，且B3=0.8B6）。頻譜儀的噪聲系數較大，典型值為19dB，因此在頻帶寬相同的情況下，頻譜儀的噪聲電平比測試接收機高。
了解這些不同后，就可以根據實測情況及所測信號的特點，選擇合適的中頻帶寬。如果要測量間隔25KHz的兩相鄰信號，若它們的電平相差不大，則用10KHz的中頻帶寬就可以區分兩信號。如果電平相差較大，則必須用3kHz或1kHz的中頻帶寬才能區分兩信號。在選擇中頻帶寬時，還應注意掃描時間，太快會使濾波器來不及響應，導致測量不準。有些頻譜儀有自動調節功能，特別是現代較先進的它可將掃描時間自動調節到與掃描頻寬、中頻帶寬相適應。若是手動調節的，應注意一旦中頻帶寬改變，掃描時間也要相應地變化，以保證準確測量。
如果要測量較弱信號，就要減小中頻帶寬，使頻譜儀的噪聲電平低于被測信號。頻譜儀一般給出小中頻帶寬以下的平均噪聲電平，中檔頻譜儀的典型值為-115dBm。為保證測量結果有效，應使信噪比優于6dB，故它可測量的小電平為-109dBm即-2dBμV。實際上可測的小電平還受到頻譜儀雜散響應指標的影響，而且當被測信號小于1μV時，通過機殼、電源線等引入干擾會使測量結果不可靠。
怎樣保證測量精度
測試接收機都裝有標準脈沖振蕩器，以便在測量狀態，如頻率、衰減器、中頻帶寬改變時隨時可進行校準。其測量精度主要由標準振蕩器的準確度及輸入失配誤差來決定，一般為±2dB。
頻譜儀系采用固定頻率的標準信號進行校準，當測量頻率不同時就會產生誤差。同時，射頻衰減器參考電平、中頻帶寬、顯示刻度等的改變都會產生誤差。
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