2019-05-10
頻譜儀主要用于射頻和微波信號(hào)的頻域分析,包括測量信號(hào)的功率,頻率,失真產(chǎn)物等。按照工作原理分,頻譜有兩種基本的類型:實(shí)時(shí)頻譜儀和掃頻調(diào)諧式頻譜儀。實(shí)時(shí)頻譜儀包括多通道濾波器(并聯(lián)型)頻譜儀和FFT頻譜儀。掃頻調(diào)諧式頻譜儀包括掃描射頻調(diào)諧型頻譜儀和超外差式頻譜儀。下圖為常見的頻譜儀分析儀:
Agilent頻譜儀
R&S頻譜儀
手持頻譜儀
今天是來跟大家分享怎么樣使用頻譜儀,主要是頻譜儀測試、測試結(jié)果的準(zhǔn)確性判斷以及調(diào)制信號(hào)功率測試方法::
一、頻譜儀測試
1.測量信號(hào)的頻率與功率
下圖為信號(hào)源發(fā)出一單載波信號(hào)后,頻譜儀的顯示,通過MARK—PEAK,操作可以看到信號(hào)頻率為50.005MHz,功率為-20.17dBm:
信號(hào)的頻譜
2.交調(diào)失真測試
下圖為信號(hào)交調(diào)失真測試圖,通過mark-DELT標(biāo)注功能可以測試信號(hào)與交調(diào)信號(hào)功率差(dB)
交調(diào)測試圖
3.諧波測試
頻譜儀可以測試被測信號(hào)的各次諧波,可以用頻譜儀自帶的頻譜測試功能,MEASURE-harmonic測試,也可以通過測試信號(hào)的頻率f,然后改變頻譜儀的中心頻率到2f,3f….然后PEAK一下,測試各次諧波的功率:
諧波測試圖
4.測量調(diào)制信號(hào)的帶寬
頻譜儀可以測試信號(hào)的帶寬,可以測試3dB帶寬,也可以測試99%信號(hào)能量帶寬 。下圖為99%信號(hào)能量帶寬:
信號(hào)帶寬測試
5.峰均比測試
頻譜儀測試中,還有一個(gè)功能為峰均比測試(CCDF),某一調(diào)制信號(hào)的峰均比測試如下圖:
峰均比測試圖
二、測試結(jié)果的準(zhǔn)確性判斷:
測試一個(gè)信號(hào)的功率值是否準(zhǔn)確時(shí),可以改變衰減器衰減值,看信號(hào)功率是否發(fā)生變化來判斷。
信號(hào)準(zhǔn)確性判斷圖
三、調(diào)制信號(hào)功率測試方法
上面介紹了頻譜儀的原理及基本使用與測試,下面介紹測試信號(hào)的功率(TDD系統(tǒng)的發(fā)射功率,或者突發(fā)信號(hào)的功率),TD系統(tǒng)是有時(shí)隙的,收發(fā)交替,所以直接用一般的平均式功率計(jì)測試信號(hào)功率不準(zhǔn)確,需要知道收發(fā)比等指標(biāo),但是一般的射頻工程師可能不會(huì)去了解時(shí)隙結(jié)構(gòu)等,測試不方便,用常規(guī)頻譜儀測試功率很好的解決這一問題。下面介紹兩種個(gè)人覺得比較合適的測試方法(以R&S頻譜儀測試為例)。
1.信道功率法
此方法是根據(jù)信號(hào)ACPR的測試方法而來,LTE系統(tǒng)等都需要測試ACPR這個(gè)指標(biāo),以R&S的頻譜儀為例,操作方法:MEAS——chanPWR ACP——CP/ACP Config
需要配置的參數(shù):
1.鄰道個(gè)數(shù)(第一鄰道,第二鄰道,第三鄰道),NO.of ADJ channel。
2.信道以及鄰道的信號(hào)帶寬, Channel Bandwith。
3.鄰道中心頻率距信號(hào)中心頻率的距離。Channel spacing。
對(duì)于測試信號(hào)功率來說,只需要設(shè)置第二項(xiàng)信道帶寬即可,特別注意,要調(diào)RBW帶寬設(shè)置為合適值(一般設(shè)置為幾十KHz),但是對(duì)于TDD系統(tǒng)如果只做這些設(shè)置,會(huì)發(fā)現(xiàn)頻譜儀的譜是一直在閃的,測試出的功率度數(shù)一直在變,此時(shí)需要將SWEEP TIME改變一下,將掃描時(shí)間加大,信號(hào)譜會(huì)變得比較穩(wěn)定,測試過程中還可以將檢波模式改為RMS,操作步驟TRACE-DETECTOR—RMS,頻譜會(huì)更加穩(wěn)定。下圖為一信號(hào)的測試結(jié)果:
發(fā)射功率測試圖
時(shí)域功率檢測法
頻譜儀都有一個(gè)時(shí)域測試方法,一般不常用,頻譜儀當(dāng)SPAN設(shè)置為0時(shí),頻譜儀就會(huì)變?yōu)楣β孰S時(shí)間的變化圖,設(shè)置方法為SPAN-ZERO SPAN。
此方法測試時(shí)需要先知道信號(hào)帶寬,因?yàn)闀r(shí)域顯示的是一定帶寬內(nèi)信號(hào)的功率(帶寬為RBW的帶寬),頻譜儀可以直接測試信號(hào)帶寬(MEAS-channel bandwith-99% power bandwith),測試出信號(hào)帶寬后,將RBW改為>=信號(hào)帶寬值,將SWEEP TIME改一下,可以看到,信號(hào)功率隨時(shí)間的變化曲線。有信號(hào)的時(shí)間的功率即為發(fā)射功率,無信號(hào)功率的時(shí)間段說明處于收狀態(tài)或者未發(fā)信號(hào)。此方法測試時(shí)也可以將檢波模式改為RMS同方法一中設(shè)置:
功率時(shí)域法測試圖
上圖可以很輕松讀出發(fā)時(shí)隙時(shí)信號(hào)的功率值,同時(shí)可以看出信號(hào)的收發(fā)切換狀態(tài)。
此外還有一種簡單測試方法,可以測試功率,就是將RBW設(shè)置為>=信號(hào)帶寬,SPAN設(shè)置為幾個(gè)GHz,然后用頻譜儀的PEAK功能。此方法測試有誤差,實(shí)驗(yàn)得知誤差在2dB左右。
綜上,在儀器不全,或者外出設(shè)備維修時(shí),一個(gè)手持頻譜儀可以測試很多功能,很好的解決調(diào)試、測試問題,給射頻工程師帶來很多便利。
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