频谱分析仪基础知识课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《频谱分析仪基础知识课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 频谱 分析 基础知识 课件
- 资源描述:
-
1、 频谱分析仪的基础知识可编辑ppt主要内容v阐述频谱分析仪测量的主要应用;v介绍频谱分析仪内部结构及工作原理;v说明频率分辨率、灵敏度和动态范围等重要指标在分析仪测量中的重要作用。8563ASPECTRUM ANALYZER 9 kHz-26.5 GHz可编辑ppt要达到的学习目标v了解频谱分析仪结构原理,了解频谱分析仪性能指标;v熟练应用频谱分析仪。可编辑ppt1 频谱分析仪应用v从事通信工程的技术人员,在很多时候需要对信号进行分析,针对不同观察域,分别用示波器、频谱分析仪和矢量分析仪观察信号;v示波器只能观察信号的幅度、周期和频率;但频谱分析仪还可以分析信号的频率分布信息、频率、功率、谐波
2、、杂波、噪声、干扰和失真,而矢量分析仪可以在频谱分析仪基础上分析数字调制信号调制质量。可编辑ppt频域和时域频域和时域v早期的信号观察,主要依赖示波器在时域内观察信号;傅立叶变换告诉我们:任何时域内电信号都是由一个或多个不同频率、不同幅度和不同相位的正弦波组成的,但应用示波器无法观察到频域内信息,只能在时域内观察;应用频域测量,就能以频谱的形式显示出每个正弦波的幅度随频率变化的情况;v下图是信号在时域和频域内观察的结果,由此可以清楚看出信号在频域观察的必要性:时域得到的是信号的波形信息,不能测量混合信号,如果存在干扰或失真信号,在时域上无法区分有用信号和无用信号;v在频域上可以准确地测量有用信
3、号和无用信号的各种参数。可编辑ppt幅度(功率)频率时域测量(示波器)频域测量(频谱仪)时间可编辑ppt2 频谱分析仪结构及原理v频谱分析仪的类型:傅立叶频谱分析仪和超外差式频谱分析仪vFFT频谱分析仪:被分析的信号通过模数转换器采样,变成离散信号,采样值被保存在一个存储器中,经过离散FFT变换计算,计算出信号的频谱vFFT频谱分析仪不足之处:FFT分析仪不适合脉冲信号的分析,而且由于A/D转换器速度的限制,FFT分析仪仅适合测量低频信号可编辑ppt超外差频谱分析仪v这种频谱分析仪对输入信号的分析,并不是从时间特性计算得来的,而是由频域分析直接决定的。对于这样的分析,必须把输入频谱分成各个独立
4、的部分。可调带通滤波器就是为此目的而使用的v超外差频谱分析仪内部结构如下图可编辑ppt滤波器频率基准对数放大器RF 输入衰减器混频器IF 滤波器检波器视频滤波器本地振荡器扫频发生器IF 增益输入显示可编辑ppt原理分析v信号分析过程如下:被测信号经过滤波和衰减后,和LO信号进入混频器混频转换成中频信号,因为LO频率可变,所以输入信号都可以被转换成固定中频,经放大后进入中频滤波器(中心频率固定),然后进入一个对数放大器,对中频信号进行压缩,然后进行包络检波,所得信号即视频信号,为了平滑显示,在包络检波之前通过可调低通滤波器,即视频滤波;视频信号在阴极射线管内垂直偏转,即显示出在信号的幅度,同时,
5、由于显示的频率值是扫频发生器电压值的函数,所以对应被测信号的频率值,于是,被测信号的信息显示在LCD上可编辑ppt幅度、频率显示原理幅度、频率显示原理v 幅度显示原理:幅度显示原理:经过中频滤波器的中频信号功率就是反应了输入信号的功率。检测的方法就是用一个检波器,将它变为电压输出,体现在纵轴的幅度。当然还要经过D/A转换和一些数据处理,加一些修正和一些对数、线性变换。这足以给我们带来信号分析上的许多方便。v频率显示原理:频率显示原理:频谱分析是要分析频域的。一个信号要分析两个参数,一是幅度,二是频率。幅度已经得出,而频率和幅度要对应起来,在某一频率是什么幅度。如何与幅度对应起来。其实很简单。它
6、是通过本振与扫描电压对应起来的。本振是一个压流振荡器。本振信号是个扫描信号。扫描控制是由扫描控制器来完成的。它同时控制显示器的横坐标。从左到右当扫描电压在OV时,在显示器上是0点,对本振信号来说是F1点,即起始频率点。当扫描电压到10V时,在显示器上是终止频率点,本振电压就是在终止频率点,中间是线性的。通过这样的方法,使得显示器坐标的每一点与本振F1、F2的每一点对应起来。射频信号是本振信号减去中频信号21.4MHz。当我们操作频谱仪进行分析时,实际是在改变本振信号的频率。可编辑ppt v下面将对频谱分析仪每个独立部件的工作原理和相互之间的作用做详细说明可编辑pptLOIMRF低通滤波器v低通
7、滤波器的主要作用是抑制镜像频率。下图是低中频频谱分析仪输入频率与镜像频率范围的关系,如果输入频率范围大于2IF,则两频率范围会重叠,所以要求输入滤波器在不影响主信号的情况下抑制镜像抑制IFLO可编辑pptv如果使用可调谐带通滤波器以抑制镜像频率,则由于较宽的调谐范围使滤波器极为复杂,所以采用高的第一中频使问题简化v这种配置下,镜像频率位于输入频率范围之上,由于两个频率范围不会重叠,故可利用低通滤波器抑制镜像频率,三者范围关系如下图LORFIMIF可编辑ppt衰减器v衰减器主要有三个作用(1)保护频谱仪不受损坏:测量高电平信号时,为了不烧坏频谱分析仪,必须对信号进行衰减;(2)高测试的准确性:混
8、频器是非线性器件,当混频器输入信号电平较高时,输出会产生许多产物,而且电平太高会干扰测试结果,使无互调范围减小;当输入信号电平在混频器1dB压缩点以上时,测试结果会不准确;(3)提高频谱仪动态范围:通过设置步进衰减器调节进入混频器的电平,可以得到较大的动态范围。可编辑ppt混频器可编辑ppt混频器v混频器的作用就是将输入高频信号转换成中频信号,由于混频器是非线性器件,输出会有很多频率成分:但我们需要的是v混频方式有两种:基波混频和谐波混频,基波混频是输入信号的基波混频,而谐波混频是通过本振信号的谐波来混频v谐波混频会造成相对高的转换损耗v混频器对输入RF小信号而言是线性网络,当输入信号幅度逐渐
9、增大时,就存在着非线性失真问题,所以输入信号的幅值应低于频谱分析仪的1dB压缩点fmfLORFnffRFLO可编辑ppt中频放大器v输入信号经过了前置衰减器,电平降低,为了恢复信号幅值,补偿输入衰减器的变化,在混频后对中频信号进行放大v在放大有用信号的同时,噪声和干扰信号也被同时放大可编辑ppt中频滤波器和RBW v中频信号经放大后,然后经过中频滤波器,中频滤波器是一个带通滤波器,它选出需要的混频分量,抑制掉其他不需要的信号。中频滤波器的带宽决定了频谱分析仪的中频滤波器的带宽决定了频谱分析仪的RBW范围;范围;即:即:RBW 是中频滤波器是中频滤波器3dB 带宽带宽,单点频信号在频谱上测试显示
10、结果为中频滤波器的频响形状;v根据频谱分析仪类型不同,中频滤波器有模拟滤波器、数字滤波器和FFT滤波器。可编辑ppt模拟滤波器v模拟滤波器用来实现大的分辨率带宽。一般频谱仪为4级滤波电路,也有5级滤波电路产品,这样可分别得到14和10的波形因子,然而理想的高斯滤波器的波形因子为4.6v波形因子即带宽选择性,简称选择性。在实际测量中,经常会遇到这种情形,两个频率接近的信号幅度不等,大信号形成的响应曲线掩盖了小信号,使小信号丢失,所以很多公司产品提供了滤波器3dB带宽,表示等幅正弦信号频率相差多少时仍能将它们区分开,这样的合成响应曲线仍有两个峰值,中间下沉大约3dB,如下图所示可编辑pptv有些频
11、谱分析仪的带宽选择性定义为60dB与3dB带宽之比,如下图,也有的频谱分析仪的选择性用60dB和6dB带宽之比表示3 dB60 dB3 dB BW60 dB BW3 dB BW 选择性选择性=可编辑pptv两等幅信号的测试3 dB10 kHz10 kHz RBW可编辑ppt频谱仪对不等幅信号的分辨能力可编辑ppt数字中频滤波器v通过数字滤波器可以获得很窄的带宽。和模拟滤波器相比,理想的高斯滤波器可以实现。数字滤波器在可接受的价格内有更好的选择性。如5级电路模拟滤波器的波形因子为10,高斯滤波器为4.6。另外,数字滤波器有更好的温度稳定性,无需调整,所以在带宽上更加精确v由于数字滤波器的瞬态相应
12、已经确定,使用合适的修正系数可使数字滤波器获得比模拟滤波器在相同带宽的情况下更短的扫描时间典型选择性 模拟 15:1 数字 5:1模拟滤波器数字滤波器可编辑pptFFT滤波器v如果单纯为了测试精度而设置非常窄的分辨率带宽,则会造成无法容忍的长时间扫描,因此在非常高的分辨率的情况下建议采用FFT滤波器,从时域特性计算频谱,见下图。当采用FFT滤波器时,频率非常高的信号不能通过A/D直接采样,须经过与本振混频变为中频并在时域对带通信号取样X(t)A/DRAMFFT可编辑ppt对数放大器v检波器之前有一个对数放大器,对数放大器按照对数函数来压缩信号电平(对于输入电压幅度v,输出电压幅度为logv),
13、这大大减小了由检波器所检测的信号电平变化,而同时向用户提供校准成用分贝读数的对数垂直刻度,在频谱分析仪中,由于信号电平大幅度变化,故需要采用对数刻度 v对数放大器的设计基于多级解调原理,将许多个具有固定增益(每一级的增益通常为10dB)的单元放大器级联起来。随后,将每一级放大器的输出逐个相加以提供线性输出电压,有些器件提供一个表示输入信号的相对相位的限幅输出对数放大器对数放大器可编辑ppt检波器v频谱分析仪一般都是用包络检波器把IF信号变换成视频。包络检波器最简单的形式是一个二极管后面接一个并联的RC电路,如下图v峰值检波器由二极管和RC电路组成,其输出要跟随IF信号的包络而变化,它必然也具有
展开阅读全文