频谱分析仪实际操作基础.ppt

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1、频谱分析仪和信号发生器实际操作基础,主要内容:,一、信号分析技术简介二、频谱分析仪的基本原理；三、频谱分析仪性能指标；四、仪器操作注意事项；五、仪器规范性操作步骤；,一、信号分析仪技术简介,二、频谱分析仪的基本原理,三、频谱分析仪性能指标,实际的CW信号会包含其它频率成份，这些寄生频率成份在频域上分为离散和连续分布特性,2、CW信号的频域指标,3、频谱仪的主要参数及特性：,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 REF LEL和输入ATT频率分辨率 分辨带宽RBW、VBW扫描时间SWP检波方式：最大值检波、最小值检波、自动峰值检波、取样检波、均方根检波、平均值检波、准

2、峰值检波,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,1）屏幕横轴-频率显示范围,中心频率Center和频率跨度SPAN 起始频率和终止频率,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,2）屏幕纵轴-信号幅度Amplitude(电平显示范围设置),2.1 参考电平Ref level、Atten、scale/div含义,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,2.2 参考电平Ref level与Atten特性,中频放大,输入衰减器,一、输入衰减器作用：（第一级处理，输入Attenuator）1、保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性；2、保护内部混频及中频处理电路，防止损坏；3、防止产生过大非线性失真；

3、二、内部输入衰减器与中频放大器保持联动关系。中频放大器 自动补偿衰减作用，输入信号测量不会受衰减器设置影响；三、当设置ATT改变为Auto时，改变参考电平时，ATT会随之改变。,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,2.3、参考电平偏移特性,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,2.3、参考电平偏移特性,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,3）、分辨力带宽RBW,1、频谱仪依靠中频滤波器来分辨不同频率信号，许多关键指标（测量分辨率、测量灵敏度、测量速度、测量精度）都和中频滤波器的带宽和形状有关。2、RBW为能分辨两个相邻等幅信号的能力。RBW越小，其频率分辨率越高。,3.1、RBW理解

4、,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,3.2、RBW屏幕显示、设置,RBW自动设置状态下，与仪表扫宽SPAN联动变化,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,3.3、分辨力带宽RBW定义,.,3 dB,10 kHz,10 kHz RBW,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,3.6）、不同分辨带宽的滤波器对测试结果的影响,红色踪迹：RBW=30 kHz,蓝色踪迹：RBW=3 kHz,红色踪迹：RBW=30 kHz,蓝色踪迹：RBW=3 kHz,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,对等幅信号,对不等幅信号,4）、视频带宽VBW-视频滤波器,4.1 VBW理解,视频滤波器,频谱分析仪基础

5、频谱仪主要参数及特性认识,4.2 VBW设置,对显示噪声有平滑作用，自动设置状态下与RBW联动变化,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,5）、扫描时间Sweep Time,5.1.定义:测试过程中，完成一次从起始频率到终止频率扫描所用的时间,5.2.特性:,K-比例系数 SPAN测试频率带宽 RBW分辨率带宽扫描时间在自动状态下，与频谱仪SPAN、RBW、VBW设置有关,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,5.3 扫描时间设置对频率和电平测量误差的影响,测试结果失准!,蓝色踪迹：电平和频率产生误差,RBW减小，频谱仪测试分辨率提高，但测试速度下降。任何测试的设置都是在这两者间折衷,频谱

6、分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,6）、Marke读数,6.1、特性及应用绝对值、相对值、峰值搜索、3dB带宽、ACPR、波动等测试,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,6.2、峰值搜索Peak Search,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,8）、非线性失真、杂散,8.1 最有影响的失真为二阶和三阶失真,1、任何非线性器件都会产生非线性失真，不管它是由频谱仪（混频器、前置放大器等）产生失真还是由被测器件产生的失真，都会在频谱仪测试结果上；2、利用频谱仪来测试各种信号，希望仪表内部产生的各种失真越小越好。,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,9）、屏幕显示,仪表屏幕显示：被测信

7、号+仪器内部（失真+噪声）失真包括：被测信号失真+内部噪声+内部失真衰减器设置；ATT大，内部失真小，噪声高 ATT小，内部失真大，噪声低,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,10）、噪声,10.1、降低噪声-提高灵敏度,减小RBW减小ATT减小VBW（Video BW.01 Res BW）增加前置放大器,噪声来源：外部、内部混频器、各级放大器，大部分来源于中频放大器的第一级,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,11）、本振相位噪声在频域上表现为信号频谱噪声边带,相位噪声本质反映信号频率的短期稳定度，对其描述定义如：-113dBc/Hz10KHz offset,频谱分析仪基础频谱仪主要

8、参数及特性认识,12）、跟踪源TG,频谱分析仪基础频谱仪主要参数及特性认识,4、实际应用,4.1 频谱仪使用 1)、仪表测试参数设置 中心频点、Span、参考电平、ATT、RBW、VBW等 2)、仪表测试结果（测量读数）Marker测量 Measure测量功能 3)、输出（仪表测试结果存取/打印操作）Save/Recall Print Hardcopy,4.2 信号发生器使用,频率方面 频率、频率改变步进幅度方面 幅度、频率改变步进调制信号输出 FM、PM、AM Mode,四、仪器操作注意事项,1、仪器操作注意事项,仪器设备是公司进行生产经营的主要工具,它的精度直接影响着公司的产品质量。公司的

9、仪器设备大多精贵，且使用率较高，若损坏一台精贵仪器，公司不仅要承担昂贵的维修费，而且也影响着公司生产的有序进行，其间接经济损失无法估计。,频谱分析仪基础仪器规范性操作及注意事项,为了保证仪器设备的精度和防止仪器设备人为损坏，我们在使用仪器设备时，要注意以下一些使用与维护注意事项：,1）、初次使用某仪器设备之前，必须由相关人员进行培训、指导，以了解其主要功能、操作规范及使用注意事项。,频谱分析仪基础仪器规范性操作及操作注意事项,2）、静电防护,频谱分析仪基础仪器规范性操作及注意事项,电子仪器（尤其是微波仪器设备）对静电非常敏感，应采取严格的静电防护措施（特别是对于仪器的输入输出端口）。（公司以前

10、有多台仪器因静电而损坏，超过100V静电可能会损坏仪器灵敏度性能）。仪器操作一般要求：防静电工作台、座椅、穿防静电服、佩戴防静电手腕（在生产现场现已达到）。,如果某一设备（仪器）未接地或地线接触不良，会造成设备端口带电，这对于功率探头、信号源输出口、频谱仪输入输出端口及HPIB、GBIP端口是致命的，可在该端口与其它设备相连的瞬间放电损坏内部电路（输入衰减器ATT、混频器、放大器、或输入电路等），造成较大的经济损失。CRT显示的仪器后面都有专门的接地端,有的仪器则没有。仪器的接地保证,国外都是通过三芯电源插头插座的接地端与地相连.但目前实际使用的电源插座质量不合格或接触不良,没法保证接地,所以

11、要求所有仪器设备都必须另接地线（并联接地），与地网相连。特别是有时根据需要，仪器需在各岗位之间调用，必要注意别忘接地线。,频谱分析仪基础仪器规范性操作及注意事项,3）所有仪器必须接地良好：,4）有些仪器内部采用直流耦合（主要是频谱仪），禁止叠加有直流成分的信号输入，在各仪器上都有最大允许直流的标识，否则易造成内部电路损坏。在使用直流电源的同时，注意不要有意或无意的将电压引线搭接到测试台上（特别是多路输出电源不暂不用的引线或探测引入放大管的直流工作电压）。,5）、禁止输入超过仪器允许范围的信号（频谱仪、功率计的输入口输入功率不得超过其允许的范围）。特别是测试放大类模块或设备时，必须在仪器输入口串

12、接合适的衰减器（尽量大些），串接衰减器大小要考虑到可能产生的自激情况。因此注意以下几点：1）计算产品在多大输入信号时起控；2）注意加信号从小信号加起；3）先开机稳定后再加信号，免冲击和自激，先接输入口电缆等；4）测大信号需接二个衰减器(20dB+30dB)时，注意按功率大小时接的顺序。5）功率与电平估算。由0dBm 1mw,1dBm 1.25mw,2dBm 1.62mw.3dBm 2mw可估算所有电平与功率的对应值。,频谱分析仪基础仪器规范性操作及注意事项,6）、频谱仪TG、信号源输出口、功率探头等反向保护能力差,（1015dBm,电压0V或10V）。公司大多模块与整机都是双工（上下行收发使用

13、不同的频率，收发同时进行），所以在测试双工类放大器模块或设备时，为了防止反馈信号对仪器的损坏，必须在信号源、频谱仪跟踪源（TG）等输出口串接相应频段的隔离器或合适的衰减器，且要定期对隔离器的好坏进行检查，保证隔离器的反向隔离度20dB，负载功率不小于60W。1）隔离器工作原理、参数指标；2）隔离器只能隔离高频，不能隔直流；3）好坏检查方法。,频谱分析仪基础仪器规范性操作及注意事项,频谱仪保护措施图形,频谱分析仪基础仪器规范性操作及注意事项,7）、对仪器端口的保护。,在仪器的输入输出端口拧接电缆、转接头、隔离器或衰减器时，要注意对端口的保护，以免造成接头松动或接触不良，影响测量精度。网络分析仪更

14、应注意接头维护。,频谱分析仪基础仪器规范性操作及注意事项,8）、不可带电插拔电源及搬动仪器、带电插拔HPIB、GPIB电缆,接打印机、鼠标键盘等，要在开机前进接上，若需打印可先用软盘保存，再在电脑上打印。,频谱分析仪基础仪器规范性操作及注意事项,9）、仪器的左右，特别是后部要与其它物体要保存持一定的距离来散热10cm。,直流电源及其它带电和磁性的物体不要靠近频谱仪。,频谱分析仪基础仪器规范性操作及注意事项,10）、公司有些仪器在待机状态时（Standby）如E4432B信号源、FSP频谱仪、频率计,内部部分电路并未断电，长时间不用或下班时，必须拔电源线或给电源插座断电关机。在现场，经常发现有未

15、关的现象。,频谱分析仪基础仪器规范性操作及注意事项,11）、为了保证测试准确度，仪器在使用或校准前，必须预热半小时以上,并在使用前对仪器状态进行检查并记录，以便及时发现问题和提供可追溯性。在频谱仪使用过程中，合理设置参数。,频谱分析仪基础仪器规范性操作及注意事项,12）、所有仪器设备应工作于适宜的温湿度环境下(温度：0+50、湿度：小于85%)，并要避免阳光直射，且远离震源、水源和腐蚀性气体等。另外，有些仪器设备有其特殊的维护及使用要求，我们在使用之前都应进行了解，并在操作过程中加以注意，只有这样才能做到防患于未然。,五、仪器规范性操作步骤,1 使用仪器前要求：1、仪器接地是否良好情况检查；2

16、、穿防静电服，佩带防静电手腕；3、若打印则在仪器加电前接上打印机.,2、使用前仪器状态的检查,1、频谱仪输入口、跟踪源输出口（全频带）检查；2、信号源输出检查检查方法：用信号源输出或频谱仪的TG输出接入频谱仪输入口，检查其是否正常）；检查项目：频谱仪输入ATT、电平、频率测量准确度；信号源ATT、输出信号电平、频率；跟踪源ATT、平坦度,1、工作频段：选择合适隔离器；2、最大输出功率：选择合适衰减器（一般要求频谱仪输入口功率小于0dBm，特殊可杂散指标综合考虑）3、根据ALC功率与增益：确定产品在多大输入信号时起控；4、其它测试指标：测试条件,3 看待测产品指标：,4、隔离器检查：,1、工作频

17、率2、反向隔离度检查：1）将隔离器反方向接于频谱仪输入口；2）设置频谱仪带宽为隔离器工作带宽，使用频谱仪跟踪TG输出宽带扫频信号，宽频带检查隔离器反向衰减值是否20dB;注意拧接隔离器的方法,5、衰减器检查：,1、衰减值标示大小；2、额定功率；3、输入输出方向；4、衰减器接头；5、衰减器实际衰减是否与标示值相同；,6、频谱仪输入口保护-串接合适衰减器,估算待测模块或整机的最大输出功率（可根据技术指标，要考虑到可能产生的自激情况），在频谱仪的输入口串接合适（包括衰减值、额定功率大小）的衰减器。注意：在仪器端口拧接电缆、衰减器及隔离器是否规范(转动部位)；（有5点注意事项）,7、功率校表,1、功率

18、校表：1）校表连接：信号源输出-待测品输出电缆-衰减器-频谱仪输入（注意：不加隔离器，及待测设备输入电缆）2）使用点频信号源，设置输出电平为0dBm;3）合理设置仪表参数（中心频点、扫描宽度、RBW、VBW,等）4）使用参考电平偏移；2、应先功率校表，后增益校表，计算方便,8、信号源输出口保护-串接合适隔离器,在点频信号源及频谱仪TG输出口串接相应频段的隔离器（并定期检查其好坏）,或衰减器。,1、增益校表：1）校表连接：信号源输出-隔离器-待测品输入电缆-连接直通头-待测品输出电缆-衰减器-频谱仪输入 2）记下与功率校表差值（测试增益时加上）；,9、增益校表,功率校表连接,增益校表连接,10、

19、降低源信号输出并关闭,校表后（一般用0dBm信号校表），需将信号降低（比待测产品起控时输入电平值稍低），并关闭。（否则一加电开信号，产品就起控）。,11、待测品接地,在仪器与待测产品连接前，先将待测产品可靠接地。,1、不接待测模块、整机产品，检查直流电源各路输出电压是否正确及是否会造成直流馈入仪器。在使用多路输出电源时，注意对不用端电压进行关闭处理，不可随意搭接在工作台上，否则易造成对地短路烧坏电源，或馈入信号源及频谱仪的输出口造成损坏。2、待测品供电检查,12、产品供电检查,13、正确连接产品,1、确认产品上下行RF信号进出方向，使用测试电缆正确地连接仪器与待测产品；2、给待测模块及设备先开

20、电，稳定后，接仪器输入电缆，再接仪器输出电缆；3、检查源输出设置大小，加信号。,14、合理设置参数进行产品参数测试,1、功率、增益、三阶交调测试等测试使用点频信号源；宽带产品波动、选择性使用频谱仪扫频信号源；2、合理设置仪器，按指标要求进行正确测试；3、在频谱仪TG口与点频信号源输出口均串接隔离器；在产品参数测试前均要检查其源输出信号大小；,15、操作时出现频次较高问题：,1）将手腕搭在衰减器上操作仪器；2）误操作：如当测增益波动（用扫频）后，再测试功率、IP3，1dB压缩点（用点频）时，将点频信号源的输出接入频谱仪的TG输出口；3）在起控状态下测试波动、增益；4）在产品测试前不检查仪器接地、待测产品接地；不对仪器状态、衰减器和隔离器进行检查；,5)隔离器用点频信号源检查；6）功率校表方法不正确：如用扫频信号源；接隔离器或产品输入输出电缆；7）校表后未将信号降低并关闭；或在使用点频信号源时正确，在使用频谱仪TG时不检查信号输出；,8）测试三阶交调时，双音信号不等幅；或测试不正确；9）在测试3dB带宽时，在测试最高频点下降3dB；,谢谢!,