频谱仪的作用灵敏度提高的技术方法等内容汇总《资讯》

2018-06-04 20:53:56来源：贤集网 屈苗

频谱仪是射频领域进行信号测试分析的基础仪器，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量设备，它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。现代频谱仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果，能分析1赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。仪器内部若采用数字电路和微处理器，具有存储和运算功能；配置标准接口，就容易构成自动测试系统。下面贤集网小编来为大家介绍频谱仪的作用、灵敏度提高的技术方法、使用方法、读取方法、使用注意事项、校准程序、与示波器的区别。想要了解这些知识的小伙伴们就继续往下文阅读吧！

频谱仪的作用

改善血液循环：频谱治疗仪能增加红细胞数量、增强红细胞迁移率和变形能力以及红细胞的流动性，提高血红细胞含量，能降低血小板聚集面积和聚集率，并有一定降压作用。实验发现，经频谱仪照射后，血液中的第V因子可被激活，说明在出血性疾病治疗中，频谱治疗仪还有止血功能。

频谱仪灵敏度提高的技术方法

1、首先，减小RBW分辨率可以降低底噪。不过单纯减小RBW会减慢频谱仪单次扫描速度，从而影响频谱图显示的实时性，所以在减小RBW的同时，可以同时考虑缩减SPAN扫宽。一般在精细测试时，扫宽设置为有效信号带宽的2～5倍即可。有的用户精密测试窄带信号动不动就使用几兆赫兹的扫宽，认为扫宽设置得大些，看到的信息才会更多一些，这样的设置是不推荐的。 其次，减小机内衰减器的使用频率。因为为了保证频谱仪正确测量信号电平，机内衰减器和中频放大器是联动工作的，使用频谱仪内部电子衰减器会明显抬高本底噪声，有经验的工程师更喜欢使用外部无源衰减器。一般为了得到频谱仪最佳灵敏度，都将频谱仪内部衰减器Atten手动设使用较多次数的Average乎均值。

2、另外，如果有的频谱仪内置有可选的前置放大器，也可以尝试开启，一般低噪声前置放大器可以提供10～20dB的信号放大量，在某些情况下是很有用的。不过需要注意的是，使用前置信号放大器会增加信号幅度测量的误差，有时信号放大器对于极微弱的信号实际作用不大。对于没有内置前置信号放大器的频谱仪，可以使用外置信号放大器，外置信号放大器大部分是通用的。 频谱仪作为频域仪器可以用来测量频率，虽然在测量精确度方面不及专业的频率计，同时由于频谱的价格远高于频率计，所以也没人刻意用频谱仪去替代频率计功能。但当遇到一些幅度不稳定的信号，如TDMA脉冲信号，那么普通的频率计就无法测量，这时数字频谱仪优势就体现出来了。

3、用频谱仪测最窄带信号频率时，首先用较大的扫宽搜索信号的大致频率，然后用较小的扫宽和精细的RBW来精确测量准确的频率。通常工程师喜欢用PeakSearch功能让仪器自动定位信号的峰值，这样较手动使用Maker功能定位信号，更有利于减少人为操作引入的误差。 对于测量不稳定的窄带脉>中信号，需要充分应用到数字频谱仪的峰值保持功能或触发单次扫描功能。具体操作办法是： 开启频谱仪的MAX HOLD峰僮保持功能，同时通过设置确保频谱仪工作在较快的扫描状态下，这样频谱仪能捕捉到脉冲信号的频谱图后就能利用Maker功能方便地对峰值信号进行频率定位。利用频谱仪测量窄带信号频率应尽量使用较小的RBW，以减小测量误差，正确设置RBW对频谱仪的频率测量影响很大。

频谱仪使用方法

第一步按Power?On?键开机。

第二步，开机三十分钟后进行自动校准，先按Shift+7(cal)，之后再按cal?all，这个过程一般会持续三分钟左右。

第三步，校准好之后设置中心频率数值，按FREQ?键，按下FREQ?键之后我们会看到显示的数值以及单位。

第四步，按Span?键，之后输入扫描的频率宽度大概值，然后键入单位。

第五步，按Level?键，输入功率参考电平REF的数值，然后键入单位。

第六步，按REF?offset?on?，输入接头损耗、线损耗以及仪器之间的误差值。

第七步，按BW?键，分别设置分辨带宽RBW和视频宽度VBW。

第八步，按Sweep?键，再按SWP?Time?AUTO/MNL?输入扫描时间周期，键入单位。

第九步，按shift+Recall?键，将设置好的信息保存。

第十步，按recall?键，选择需调用信息的位置按ENTER?，将需要的设置信息调出来。

第十一步按PK?SRCH?键，通过Mark?键可读出峰值数值，之后可以判断峰值是不是合格。

频谱仪的读取方法

1、电平的读取：主要使用参考电平REF。仪器屏幕图形上最上边的一行水平线是参考电平线。该线表示的电平为参考电平，其数值和单位显示在屏幕左上角。

2、频率的读取：图形里的中心频率、起始频率、终止频率三条竖线，各自代表的频率数显示在屏幕的下方。

3、光标的使用：按MKR键，屏幕曲线上将出现闪动的光标。光标所在位置的电平和频率显示在屏幕左上角。光标可任意移动，移动到什么位置，就显示什么地方的频率和电平。

频谱仪使用注意事项

1、仪器应置于平稳床面或支撑面上使用，以免造成跌倒、烫伤等意外事故发生。

2、使用位置与电源插座的距离要适宜，以免过远拉拽电源线。

3、辐射体总成应防止摔、碰和跌落，以免损坏。

4、禁止以拉拽电源线方式移动仪器位置。

5、严禁在浴室等潮湿场所使用。

6、衣物、肌肤切勿与辐射体直接接触；严禁手指或其他异物插入防护网罩内，以防烫伤或电击。

7、通电后禁止用毛巾、衣物等物品覆盖仪器，以免引起温度升高发生危险 。

8、侧立使用时必须加装侧扶手，谨防烫伤。

9、使用完毕，待仪器温度降至室温后(通常约20分钟)，再行妥善保存。

10、在潮湿环境长期存放时，应据情况间隔适当时间通电20分钟左右以除潮，注意避免积尘。

11、仪器上面严禁压放重物，以免造成损坏。

12、拆卸包装后，废弃的包装物应及时处理，防止儿童玩弄造成意外危险(如吞咽，窒息等)。

13、如发生下列情况，请立即停止使用，切断电源，送维修部门检查修理：

① 电源线外表割伤、破损。

② 电源线或电源插头、仪器外表面异常发热。

③ 通电后或使用中发生冒烟、焦味，立即断开电源。

④ 水或其他液体流入仪器内，请勿触摸辐射体表面，谨防烫伤。

频谱仪的校准程序

仪器内部计算机设有三个常用校准程序：频率校准、幅度校准和预选器（YTF）校准。

一、频率校准

1、当频谱仪经过振动、运输、长时间放置或大的环境温度变化时，频谱仪频率调谐会发生变化，带来频率测量误差，严重时会出现测量信号左右晃动的现象，通过频率校准可以排除该现象。校准的过程主要是以300MHz信号为参考信号，对频谱仪的扫描时间、中心频率、跨度（扫宽）、YIG主线圈延迟、副线圈灵敏度、扫频灵敏度进行误差校准，使频谱仪频率调谐范围正常。

2、校准方法是：用频率／幅度校准电缆，将校准信号（CAL OUTPUT）接入频谱仪的信号输入端。按【CAL】〔CALFREQ〕，频谱仪进入频率校准程序。校准结束后，屏幕上出现“CALDONE”信息，按〔CALSTORE〕键将校准数据存储在仪器的E2PROM中。

二、幅度校准

1、与频率校准一样，当频谱仪测量幅度准确度发生变化时，通过幅度校准程序可以使仪器满足出厂指标，过程主要是以300MHz信号为参考信号，对频谱仪的整个通道幅度、分辨带宽滤波器、对数放大器、以及输入衰减器等幅度进行误差测量并校正。

3、校准方法是：用频率／幅度校准电缆，将校准信号（CAL OUTPUT）接入频谱仪的信号输入端。按【CAL】〔CALAMP〕，频谱仪进入幅度校准程序。校准结束后，屏幕上出现“CALDONE”信息，按〔CALSTORE〕键将校准数据存储在仪器的E2PROM中。

三、预选器（YTF）校准

1、预选器的扫频和跟踪是频谱仪谐波波段的关键。该机设计上采用了和第一本振相互独立的驱动电路，对各波段分别校准和驱动。在频谱仪快扫、慢扫、跨波段扫时，对第一振荡器和预选器的磁滞、延迟进行补偿，大大地改善了YTF的跟踪特性。如果频谱仪在谐波波段上有5dB或更大的幅度误差，往往是仪器放置时间较长，环境温度变化较大所造成的。预选跟踪器不良会造成幅度测量误差，甚至测不到信号，此时应该进行YTF校准。

2、校准方法是：用YTF校准电缆，将100MHZ梳状波（COMB）信号接到频谱仪的RF输入端。按【CAL】〔CALYTF〕，频谱仪进入YTF校准程序。校准结束后，屏幕上出现“CALDONE”信息，按〔CALSTORE〕键将校准数据存储在仪器的E2PROM中。

3、如果在校准期间退出或校准不能完成出现错误信号，按〔CALFETCH〕取回校准数据。这时仪器将需要重新调整和修理。

频谱仪与示波器的区别

一、实时带宽

1、对于示波器来说，带宽通常是其测量频率范围。而频谱仪则有中频带宽、分辨带宽等带宽定义。这里，我们以能对信号进行实时分析的实时带宽作为讨论对象。

2、对于频谱仪来说，末级模拟中频的带宽通常可以作为其信号分析的实时带宽，大多数的频谱分析的实时带宽只有几兆赫兹，通常较宽的实时带宽通常为几十兆赫兹，当然目前带宽最宽的FSW频谱仪可以达到500兆赫兹。而示波器的实时带宽为其实时取样的有效模拟带宽，一般为数百兆赫兹，高的可达数千兆赫兹。

3、这里需要指出的是，大多数的示波器在垂直刻度设置不同时，其实时带宽可能并不一致，在垂直刻度设置到最灵敏时，其实时带宽通常会下降。

4、从实时带宽来说，示波器普遍优于频谱仪，这对于某些超宽带信号分析尤其有好处，特别是在调制分析上有着无可比拟的优势。

二、动态范围

1、动态范围指标因其定义不同而有所不同，很多情况下，动态范围被描述为仪器测量最大信号和最小信号的电平差值。当改变测量设置时，仪器测量大信号和小信号的能力是不一样的，例如频谱分析仪在衰减设置不一样的情况下，其测量大信号所带来的失真是不一样的。在这里，我们讨论仪器能够同时测量大小信号的能力，即在不改变任何测量设置的情况下，示波器和频谱仪在合适设置情况下的最佳动态范围。

2、对于频谱仪来说，在不考虑相位噪声等近端噪声和杂散情况下，平均噪声电平、二阶失真、三阶失真是制约动态范围的最主要因素，以主流频谱仪的技术指标计算，其理想动态范围约为90dB（受二阶失真限制）。

3、大多数的示波器由于受其AD有效取样位数和噪声底的限制，传统示波器的理想动态范围通常不超过50dB。(对于R&S RTO示波器，在100KHz RBW时，其动态范围可高达86dB)。

4、从动态范围来看，频谱仪要优于示波器。但这里要指出的是，这对于常在信号的频谱分析来说确实如此，然而示波器的频谱是同一帧数据，频谱仪的频谱大多数情况下都不是同一帧数据，因而对于瞬变信号来说，频谱仪可能无法测量到。而示波器发现瞬变信号（信号满足动态范围的情况下）的概率要大得多。

三、功率测量准确度

对于频域分析来说，功率测量准确度是非常重要的技术指标。无论是示波器还是频谱仪，对功率测量准确度的影响量都是非常多的，下面分别列出其主要的影响量：

1、对于示波器来说，功率测量准确度的影响量有：端口不匹配引起的反射、垂直系统误差、频率响应、AD量化误差、校准信号误差等。

2、对于频谱仪来说，功率测量准确度的影响量有：端口不匹配引起的反射、参考电平误差、衰减器误差、带宽转换误差、频率响应、校准信号误差等。

3、此处我们不对影响量进行逐一分析比较，我们通过对1GHz频率信号的进行功率测量来对比，通过RTO示波器和FSW频谱仪的测量对比可以看出，在1GHz处，示波器与频谱仪的功率测量值仅相差0.2dB左右，这是非常好的测量准确度指标。因为频谱仪在1GHz处的测量准确度是非常好的。

4、另外，在频率范围内，示波器的频率响应指标也是很好的，4GHz范围内不超过0.5dB，从这点来说，示波器甚至优于频谱仪的性能。

以上是贤集网小编为大家介绍的频谱仪的作用、灵敏度提高的技术方法、使用方法、读取方法、使用注意事项、校准程序、与示波器的区别。气色频谱仪发展至今，也衍生出如:超外差式频谱仪，信号分析仪，实时频谱仪等多种名称，虽然叫法不同，但主要功能都还是进行射频/微波信号的测量，只是在处理/分析信号及扩展性上各有侧重。随着各仪器厂家技术的进步，频谱仪的精度越来越高，分析功能越来越多，价格也越来越高，对于广大中小企业而言，频谱仪的投入往往是一件大事，那么，选择到性价比高并且测量精度比较高的频谱仪是非常重要的，在选购频谱仪的时候，希望大家能够理智选择，多考虑其中的要素，也要货比三家！只有这样，你才能购得一款令自己心满意足的产品！

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