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基于快速傅里叶变换(FFT)的现代频谱分析仪,通过傅里叶运算将被测信号分解成分立的频率分量,达到与传统频谱分析仪同样的结果。这种新型的频谱分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对输入信号取样,再经FFT处理后获得频谱分布图。
在这种频谱分析仪中,为获得良好的仪器线性度和高分辨率,对信号进行数据采集时 ADC的取样率少等于输入信号频率的两倍,亦即频率上限是100MHz的实时频谱分析仪需要ADC有200MS/S的取样率。
半导体工艺水平可制成分辨率8位和取样率4GS/S的ADC或者分辨率12位和取样率800MS/S的ADC,亦即,原理上仪器可达到2GHz的带宽,为了扩展频率上限,可在ADC前端增加下变频器,本振采用数字调谐振荡器。这种混合式的频谱分析仪可扩展到几GHz以下的频段使用。
FFT的性能用取样点数和取样率来表征,例如用100KS/S的取样率对输入信号取样1024点,则输入频率是50KHz和分辨率是50Hz。如果取样点数为2048点,则分辨率提高到25Hz。由此可知,输人频率取决于取样率,分辨率取决于取样点数。FFT运算时间与取样,点数成对数关系,频谱分析仪需要高频率、高分辨率和高速运算时,要选用高速的FFT硬件,或者相应的数字信号处理器(DSP)芯片。例如,10MHz输入频率的1024点的运算时间80μs,而10KHz的1024点的运算时间变为ms,1KHz的1024点的运算时间增加至640ms。当运算时间超过200ms时,屏幕的反应变慢,不适于眼睛的观察,补救办法是减少取样点数,使运算时间降低至200ms以下。

频谱分析仪的主要技术指标有频率范围、分辨率、分析谱宽、分析时间、扫频速度、灵敏度、显示方式和假响应。
频率范围
进行正常工作的频率区间。现代频谱仪的频率范围能从低于1赫直至300吉赫。
分辨力
在显示器上能够区分邻近的两条谱线之间频率间隔的能力,是频谱分析仪重要的技术指标。分辨力与滤波器型式、波形因数、带宽、本振稳定度、剩余调频和边带噪声等因素有关,扫频式频谱分析仪的分辨力还与扫描速度有关。分辨带宽越窄越好。现代频谱仪在高频段分辨力为10~100赫。
分析谱宽
又称频率跨度。频谱分析仪在一次测量分析中能显示的频率范围,可等于或小于仪器的频率范围,通常是可调的。
分析时间
完成一次频谱分析所需的时间,它与分析谱宽和分辨力有密切关系。对于实时式频谱分析仪,分析时间不能小于其窄分辨带宽的倒数。
扫频速度:分析谱宽与分析时间之比,也就是扫频的本振频率变化速率。
灵敏度
显示微弱信号的能力,受频谱仪内部噪声的限制,通常要求灵敏度越高越好。动态范围指在显示器上可同时观测的信号与弱信号之比。现代频谱分析仪的动态范围可达80分贝。
显示方式
显示的幅度与输入信号幅度之间的关系。通常有线性显示、平方律显示和对数显示三种方式。
假响应
显示器上出现不应有的谱线。这对超外差系统是不可避免的,应设法抑止到小,现代频谱分析仪可做到小于-90分贝毫瓦。

使用频谱分析仪测量场强的方法:是一种应用广泛的信号。它可用来测量信号的频率、电平、波形失真、噪声电平、频谱特性等,加上标准天线还可用来测量场强。
它的主要特点是:能宽频带连续扫描,并将测得的信号在CRT屏上直观地显示出来。在整个频段内,电平显示范围大于70dB,在无线电电波测量中可以很方便地看出频谱占用和信号活动情况,所以在很多场合,频谱仪正在替代场强仪成为电波测量中一种新的被广泛应用的仪器。但必竟二者设计上有差异,因此使用侧重面应有所有同,否则将会带来很大的测量误差。现代多采用微机处理,显示刻度可以自动转换。在实际测量中要特别注意天线阻抗与测试系统的匹配问题,避免产生失配误差。由于频谱仪在使用中是进行宽带扫描,所以所用天线要求也都是宽带天线,而宽带天线的VSWR一般都较大,如果与频谱仪联接的不是匹配天线,则要对所用天线的天线系数重新校对。在实际测量中,输入衰减器不宜放在0dB的位置,如果衰减器置0,输入信号直接接到混频器上,则阻抗特性变差,造成较大的失配误差。

频谱分析仪产品参数及配件
是一款外形小巧的测试仪器,频率可达4.15GHz,可测功率0dBm,噪声电平-115dBm。可用于监测射频信号,接入近场天线,
它也能用于EMC测试。
特点:
成本、重量、性价比
数字合成RF系统频率可达4.15GHz
输入电平-110dBm至0dBm
通过USB连接到电脑,无需外接电池
应用:
无线遥控、无绳电话、无线监视器
生产线自动测试系统
教育、工业、科学、(ISM)频段的应用
手机和PCS(个人通讯服务)
双向无线电通信,集群无线电通信
蓝牙、WiFi、WiMax。
现场服务与安装
参数项目 TriarchyTSA4G1
频率 4.15GHz
频率范围 1MHz至4.15GHz
小步进频率 2kHz
频率稳定度 <+/-pm
扫频宽度 1MHz至1000MHz
分辨率带宽 自动,50KHz,100KHz,200KHz,500KHz
底板噪声 -115dBm
电平测量范围 -110dBm至+30dBm
参考电平范围 -60dBm至+30dBm
显示刻度 8格显示,每格1-10dB
扫描时间 2.3秒,可调倍数x1至x32
输入过载电压
+/-25V
电源 USB +5V
尺寸 115毫米(长)x25毫米(宽)x25毫米(高)
重量 80g
30dB衰减器1个
USB线1条
PC端软件安装光盘1张
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