预习实验5频谱分析仪的使用

1、课程 电子测量 学号 姓名 成绩 实验名称 实验五 频谱分析仪的使用 一、 实验目的 正确设置频谱分析仪的各项参数，观测输入的各种波形信号的幅度谱，达到熟练使用频谱仪的目的。二、实验原理1、频谱分析仪原理现代频谱分析仪是一种“外差式FFT分析仪”，其组成如图5.1所示。被测信号经输入衰减之后进入混频电路，在扫描本振信号的作用下，被测信号的各种频率成分被依次混频，然后以固定的中频频率通过中频滤波器，被选择出来进行后续处理。在数字中频处理电路中，被测信号的各个频率分量被量化、正交分解、时-频域变换，最后送入显示器。显示FFTDDCI/Q分解A/D中频滤波中频增益信号输入衰减器混频本振图5.1 现代

2、频谱分析仪的组成2、 被测信号的频谱本实验将使用频谱分析仪观测正弦波、方波、三角波信号的幅度谱。（1）正弦波的频谱对一个周期为T，幅度为A的连续余弦波，其表达式为：，其中由表达式式可见，余弦波只有单一谱线。（2）方波的频谱（类似图5.2） 图5.2方波的频谱图对周期为T高为1的方波，付氏展开：可见，方波偶数项为0。基波幅度最大，奇次项幅度随谐波次数的增加而递减。（3）三角波的频谱（类似图5.3）对周期为T高为1的三角波，付氏展开： 图5.3三角波的频谱图三角波的频谱与方波类似，仅有奇次分量，谐波幅度也随谐波次数的增加而递减。但三角波的谐波幅度收敛更快，因为幅度值与谐波次数的平方成反比。三、频谱

3、仪的操作影响频谱仪幅度谱迹线显示的因素有频率（横轴）、幅度（纵轴）两方面。1、 频率（1）与频率显示有关的频谱仪指标l 频率范围：频谱仪能够进行正常工作的最大频率区间。l 扫描宽度：表示频谱仪在一次测量过程中所显示的频率范围，可以小于或等于输入频率范围。通常根据测试需要自动调节，或手动设置。l 频率分辨率：能够将两个相邻频谱分量（两条相邻谱线）分辨出来的能力。频率分辨率由中频滤波器带宽和选择性决定，还受本振频率稳定度影响。l 扫描时间：进行一次全频率范围的扫描、并完成测量所需的时间。通常希望扫描时间越短越好，但为了保证测量精度，扫描时间必须适当。（2）与频率显示有关的频谱仪功能设置键l Spa

4、n：设置当前测量的频率范围。l 中心频率：设置当前测量的中心频率。l RBW：设置分辨率带宽。通常RBW的设置与Span联动。2、 幅度（1）与幅度显示有关的频谱仪指标l 动态范围：同时可测的最大与最小信号的幅度之比。通常是指从不加衰减时的输入信号电平起，直到最小可用信号电平为止的信号幅度变化范围。l 灵敏度：灵敏度规定了频谱仪在特定的分辨率带宽下、或归一化到1Hz带宽时的本底噪声，常以dBm为单位。灵敏度表是频谱仪在没有输入信号时因噪声而产生的读数，只有高于该读数的输入信号才能被检测出来。l 参考电平：频谱仪当前可示的最大幅度值，即屏幕上顶格横线所示幅度值。（2）与幅度显示有关的频谱仪功能设

5、置键l 刻度/div：选定坐标类型之后，选择每格所代表的刻度值。l 参考电平：确定当前可示的最大幅度值，该值的单位与已选坐标类型相同。3、 其他功能键l Marker：开启Marker功能，可对当前显示迹线所对应的测量值进行标识。l 输入键：用于输入将要设置的数值，如Span、中心频率、RBW、参考电平等。可以使用数字、单位键，也可以扭动旋钮连续调节。四、实验设备频谱分析仪1台、函数发生器1台，电缆1条（BNC型，50）。五、实验预习要求1 复习电子测量中有关频域测量和频谱分析仪原理的章节内容。2 详细阅读实验指导书，了解频谱仪操作的关键步骤。六、实验步骤1. 接通频谱分析仪电源，不连接任何电

6、缆，观察频谱仪的显示，查看迹线的大致幅度值和默认的设置情况。2. 接通函数发生器电源，设置使之分别输出某单一频率正弦波Vpp=1V 1MHz和Vpp=2V、2MHz。3. 用电缆将函数发生器的输出连接到频谱仪前面板上的射频输入端。设置频谱仪参数，包括：Span、中心频率、RBW、参考电平等，确保能够在屏幕上看到幅度最大的谱线。4. 使用Marker功能，读出最大谱线的幅度、频率值。正弦波只读谱线1。5. 将相应的数值填写在实验数据记录表中。6. 函数发生器输出方波、三角波（频率分别为1MHz和2MH），重复步骤4、5，分别读出谱线1谱线9的频率和幅值（dB、mV）。幅度读法见表5.1，Y方向10dB/大格。表5.1衰减0dB10dB20dB30dB40dB顶线-27dBm-17dBm-7dBm+3dBm+13dBm电压10mV31.6mV100mV316mV1000mV七、实验结果记录（表5.2和表5.3)表5.2条件：频率1MHz、VPP=1V、衰减 20 dB、顶线电压100 mV、幅度算式VX=顶线电压波形谐波谱线数123456789频率（MHz）123456789正弦波幅度（mV）方波幅度（mV）三角波幅度（mV）表5.3条件：频率