频谱分析仪培训资料PPT课件

1、频谱分析仪基础N9320B Agilent 频谱分析仪世强电讯1内容基本理论信号与频谱分析基本概念频谱分析仪工作原理频谱分析仪指标影响频谱分析仪性能的因素 频谱仪产品特点及应用Agilent 频谱仪产品概览N9320A、N9320B的特点及应用2信号与频谱分析基本概念3时域 vs. 频域timeAmplitude(power)frequency时域频域信号与频谱分析基本概念4显示和测量电信号的频率和幅值将复杂信号分离或者解调为频率和幅值不同的正弦波频谱分析 信号与频谱分析基本概念5周期信号 -单载波信号 -扫描信号非周期信号 -噪声信号 -瞬态信号调制信号 -模拟调制 -数字调制信号与频谱分析

2、基本概念6 周期信号的频谱分析信号与频谱分析基本概念7 模拟调制信号频谱：测量AM、FM、PM的调制指数和调制频率等信号与频谱分析基本概念8数字调制信号频谱：测量信道功率、相邻信道功率比、占用带宽等 信号与频谱分析基本概念9噪声信号频谱：测量噪声功率、噪声频率分布信号与频谱分析基本概念10 失真信号频谱：测量谐波失真、非线性失真信号与频谱分析基本概念11“频谱”定义RFMicrowaveMillimeter20-30 GHz3-6 GHz信号与频谱分析基本概念12什么是dB？dBm?相对量绝对量信号与频谱分析基本概念13预选滤波器/低通滤波器参考振荡器RF输入衰减器混频器中频滤波器检波器视频滤

3、波器扫描控制器中频放大器输入显示结果扫频式频谱仪组成框图本振（压控振荡器）对数放大器LORFIF频谱仪主要功能是显示和测量输入信号的频谱分布和幅值 14输入衰减器中频放大器输入衰减器输入衰减器和中频放大器保持联动关系，中频放大器自动补偿衰减作用，输入信号测量结果不会受衰减器设置的影响防止混频器过载，增益压缩，畸变频谱分析仪工作原理15频谱分析仪工作原理混频器fsigLOffsigLOfLOffsig-LOffsig+RFLOIF混频器输入通过混频器获得本振信号和输入信号的差频信号16频谱分析仪工作原理中频滤波器中频滤波器频谱分析仪显示输入信号频率分布中频滤波器带宽(RBW)RBW是可调的，其可

4、影响频率选择性、 信噪比 、测试速度17频谱分析仪工作原理包络检波器包络检波器Before detectorAfter detector将中频信号转换为基带信号或视频信号18频谱分析仪工作原理检波方式包络检波器 负向检波：显示最小值正向检波：显示最大值 采样检波：显示中值*采样仓其它检波：常态检波、平均检波(真有效值检波)数字化检波类型ADC, 显示和视频处理*扫描点19频谱分析仪工作原理视频滤波器视频滤波器低通滤波器视频滤波前信号被噪声所模糊视频滤波后减少了噪声的峰-峰值变化20工作频率范围- 最大可以观察的频率范围 频率分辨率-分辨频率间隔信号能力频率幅度测量动态范围- 同时测量大信号和小

5、信号的能力灵敏度-测量小信号能力内部失真-测量大信号能力测试精度测试速度频谱分析仪的主要性能指标21频谱分析仪的主要性能指标22频率显示范围中心频率和频率跨度起始频率和终止频率电平显示范围参考电平和量程跨度频率分辨率分辨带宽扫描时间频谱仪的主要设置参数23RBW本振寄生调频本振相位噪声中频滤波器矩形系数（带宽的选择性）影响频率分辨率性能的因素2460 dB BW3 dB BW3 dB60 dB60 dBBW3 dB BW滤波器矩形系数 =单点频信号在频谱仪上测试显示结果为中频滤波器的频响形状RBW 是中频滤波器 3dB 带宽25RBW 对频谱仪分辨率的影响2610 kHzRBW = 10 kH

6、zRBW = 1 kHzSelectivity 15:110 kHz失真成分60 dB BW = 15 kHz7.5 kHz3 dB60 dB中频滤波器矩形系数影响 频谱仪对不等幅信号的分辨能力27本振寄生调频对测量的影响频谱仪的最小分辨率带宽，在一定程度上是由本振的稳定性决定的寄生调频是描述本振稳定性的一个指标28本振相位噪声对测量的影响本振相位噪声在频域上表现为信号频谱噪声边带本振相位噪声主要影响不同幅度的频率分量之间是否可以分辨相位噪声显示和分辨率带宽RBW相关29频谱仪测试灵敏度 扫描LO混频器输入信号中频滤波器检波器频谱仪内部混频器及各级放大器会产生噪声，通过检波器会反映为显示白噪声

7、电平 (DANL)30 衰减器设值衰减器设值大噪声电平高20dB10dB0dB影响频谱仪灵敏度的因素31 RBW10kHz RBW3kHz RBW1kHz RBW10logRBW1RBW2噪声电平随RBW按规律变化影响频谱仪灵敏度的因素32 VBWVBW影响显示噪声电平的方差，减小VBW得到其平均值减小VBW有利于噪声背境下CW信号检测影响频谱仪灵敏度的因素33频谱分析仪性能指标内部失真三阶交调测试各次谐波测试 -50 dBc -50 dBc噪声系数）提高频谱仪灵敏度的方法39改变衰减器来判断频谱仪测试结果的真实性输入衰减器中频放大改变衰减器设置频谱仪显示结果变化？测试杂波或噪声有仪表内部产生

8、成份测试杂波或噪声来源于被测设备增加衰减器，直到显示的杂散不再变化为止YN40内部自校设置参考电平，使信号尽量接近参考电平位置频响误差修正提高频谱仪幅度测量精度的方法41提高频率测量精度的方法: 计数器功能 计数器方式下, 频谱仪频率测量值与扫宽无关42完整的频谱分析仪组合PSA SeriesMXA价格性能N9320AESA series新CSA N9320A - 更快速、更经济地进行射频分析43Agilent 低价位频谱分析仪N9320B低价格最快 扫描速度最窄 RBW(分辨率带宽）最低 DANL(显示平均噪声电平 )最高 TOI（三阶截止点） & 1dB 压缩同级别中的高性能44同级别中的

9、高性能扫描时间： 范围 9.2ms - 4000s 好处: 提高效率 提高用户的生产力最快9.2ms是同级别其它产品的3 10 倍!45同级别中的高性能分辨率带宽 RBW: 10Hz 1MHz （ -3 dB带宽 ）好处:越窄 RBW，越能检测频率间隔很近的信号越窄 RBW，越能检测低电平信号显示输入频谱IF 带宽(RBW)46同级别中的高性能显示的平均噪声电平 DANL：- 130 dBm，预放关 （ 10Hz RBW ）- 148 dBm，预放开 （ 10Hz RBW ） 好处: 高灵敏度，帮助快速发现较低电平的杂散信号DANL比其它同级产品低10 to 20 dB47同级别中的高性能功率

10、（混频器) =输入 衰减器设置dBmS/N比, dBc-20-40-60-80-100-60-300+30TOI适合的混频器电平显示的噪声 (10Hz RBW)三阶最大 3rd 阶动态范围+10dBm三阶截止点 (TOI)： +10 dBm，+13 dBm 典型值1 dB 增益压缩： 0 dBm 好处:越高 TOI 、 1 dB 增益压缩、越低 DANL，越宽的动态范围48其它规格频率范围：9 kHz to 3 GHz视频带宽VBW：1 Hz to 3 MHz （ - 3 dB带宽 ）内部频率参考：1 ppm扫频宽度：0 Hz（零扫宽），100 Hz - 3 GHz相位噪声：-88 dBc/H

11、z, 典型 -90 dBc/Hz （在10 kHz处）电平测量不确定度：+/-1.5 dB 测量范围：显示的平均噪声电平（DANL）到+30 dBm输入衰减器范围：0 - 70 dB, 1 dB 步进最大损坏电平：平均连续功率 = +40 dBm49特点自动调谐（一键操作）追踪最高电平的信号，自动设置到屏幕中心， 调整扫频宽度，获得最佳观测。提高测量精度和测试速度。內置功率测量组件 简化测量，保证精度信道功率，占用带宽，邻道功率比ACPR，邻道电平比ACLR，频谱辐射模板 SEM ，三阶截止点 TOI 测量 杂散搜索(2007上半年发布)检波器 峰值，负峰值，常规，取样，RMSMarker 功

12、能 读数，marker 噪声，等多语言 GUI 英语 、汉语、韩语、日语、西班牙语等USB &LAN 遥控接口，SCPI 命令支持3GHz 跟踪信号源Agilent USB 功率传感器支持50N9320B 配置型号 / 选项描述N9320B 3 GHz 频谱分析仪 N9320B-PA3 3 GHz 预放 N9320B-1HB 把手和橡胶护套 N9320B-TG3 3 GHz 跟踪源 N9320B-1CM 机架安装套件 N9320B-1TC 硬运输箱51研发 基本工具 成本控制的研发 ，如RF电路、模块和器件设计 低成本制造 消费类电子、通信制造商、RF器件测试维修RF 产品维修教育教学实验室,

13、 科研安装和维护 无线通信基站, TV/广播基站, 军用电台 N9320B 目标市场52同级别中最佳的性能低价格最好可用性 (功率测量组件、自动调谐、多语言等) Agilent 高品质 N9320B 目标市场 研发基本工具53研发基本工具 - 功率和频率测量发射功率测量、调整典型应用: 无绳电话, 双工通信, 移动通信，发射模块校准N9320B 特点和优势: 一键功率测量，快速、容易频率测量典型应用:无绳电话, 双工通信, 移动通信，其它RF模块频率调整N9320B 特点和优势: 精确频率测量（与时基精度相同）54N9320B 目标市场 低成本制造可接受的低价格同级别中最佳的性能多语言用户界面

14、最佳测量工具55低成本制造 - 器件表征失真测试: 谐波, 三阶截止点 (TOI)典型应用: RF 功放, 混频器, 滤波器等, 失真/动态范围测量N9320A 特点和优势：宽的三阶动态范围+13 dBm TOI ，-130 dBm DANLN9310AN9310Af1f2N9320BDUT 56发射机测试发射机测试包括频率范围和精度测试输出功率/平坦度输出失真 (谐波, 交调, 杂波)功率类测试信道功率占用带宽临道功率泄漏三阶交调频谱泄漏模板Page 57发射机测试要求N9320B底噪满足分辨率带宽满足内部失真满足动态范围满足幅度/频率精度满足N9320B性能好,价格低,操作方便,提供一键测

15、试,是测试大规模量产发射机的最佳设备。57频响测试N9310A&N9320A workshop slide setsAgilent Technologies测试功率放大器,混频器, 滤波器等射频器件频响测试可用信号源+频谱仪，或频谱仪+跟踪源来实现N9310AN9320BDUT频响测试要求N9310A/N9320B源频率/幅度精度满足源扫描切换速度满足源扫描点数满足频谱仪底噪满足频谱仪扫描速度满足N9310A+N9320A/N9320B+跟踪源组合, 完全满足低成本的频响测试需求58EMC电磁兼容预测试电磁兼容指电子产品的电磁辐射与对电磁的耐受能力。测量电子产品对周围环境产生的电磁干扰(使用频

16、谱仪和近场探头)测量周围环境对电子产品的影响(使用信号源模拟外界干扰)Agilent Presentation Tutorial & StandardAgilent RestrictedVersion 2.0Page 59电测兼容预测试要求N9310A/N9320B底噪满足输出低频/高频满足动态范围满足N9310A/N9320B性能好，价位低，操作方便，是电磁兼容预测试的最佳解决方案选件： 安捷伦11940A, 11941A近场探头N9320B 特点和优势: 低 DANL提供快速和方便的EMC 预测试59滤波器模块的无源互调测试N9310A&N9320A workshop slide sets

17、Agilent Technologies测试由发射频段产生而落在接受频段的三阶互调三阶互调按照GSM标准要求,双音为+43dBm时, 滤波器三阶互调产物不大于-110dBm三阶交调测试要求N9310A/N9320B源频率/幅度精度满足频谱仪底噪满足采用9310A+N9320B组合测试三阶互调, 测试成本降低了40%以上！60低成本制造 - 杂散测试杂散发射/辐射测试, EMC:所有RF器件应该限定杂散所有电子/电气设备应该通过EMC测试 典型应用: RF电路研发; 频谱发射/辐射检测; EMC 预兼容测试N9320B 特点和优势: 低 DANL提供快速和方便的低电平杂散测试EMC 预测试成本低

18、61低成本制造 - 简单调制分析AM/FM/FSK/ASK 调制品质、 频率误差测量 典型应用:无绳电话,双工通信, RFID, DSRC（专用短程通信） 等调制分析.N9320B 特点和优势:利用基本频谱分析功能，完成简单的调制分析低成本62N9320B 目标市场 维修低价格强大的工具及全功能频谱分析多语言GUI具备最佳可用性 N9310AN9320B信号激励有故障的DUT信号检测 (故障维修)63N9320B 目标市场 教育低价格 全功能频谱分析仪多语言GUI具备最佳可用性防盗锁64N9320B 目标市场 安装 & 维护满足安装&维护需要: 专业性能 低价格轻便65安装 & 维护 - 频谱辐射测试频谱辐射模板 (SEM); 邻通道功率比 (ACPR)典型应用: 无线互联网, 移动通信设备 (终端、基站、直放站