頻譜分析儀的基本使用方法

一、使用前須知

在使用頻譜分析儀之前，有必要了解一下分貝(dB)和分貝毫瓦(dBm)的基本概念，下面作一簡要介紹。

1．分貝(dB)

分貝是增益的一種電量單位，常用來表示放大器的放大能力、衰減量等，表示的是一個相對量，分貝對功率、電壓、電流的定義如下：

分貝數(shù)：101g(dB)

分貝數(shù)=201g(dB)

分貝數(shù)=201g(dB)

例如：A功率比B功率大一倍，那么，101gA／B=10182’3dB，也就是說，A功率比B功率大3dB，

2．分貝毫瓦(dBm)

分貝毫瓦(dBm)是一個表示功率絕對值的單位，計算公式為：

分貝毫瓦=101g(dBm)

例如，如果發(fā)射功率為lmw，則按dBm進(jìn)行折算后應(yīng)為：101glmw／1mw=0dBm。如果發(fā)射功率為40mw，則10g40w／1mw--46dBm。

二、頻譜分析儀介紹

生產(chǎn)頻譜分析儀的廠家不多。我們通常所知的頻譜分析儀有惠普(現(xiàn)在惠普的測試設(shè)備分離出來，為安捷倫)、馬可尼、惠美以及國產(chǎn)的安泰信。相比之下，惠普的頻譜分析儀性能最好，但其價格也相當(dāng)可觀，早期惠美的5010頻譜分析儀比較便宜，國產(chǎn)的安泰5010頻譜分析儀的功能與惠美的5010差不多，其價格卻便宜得多。

下面以國產(chǎn)安泰5010頻譜分析儀為例進(jìn)行介紹。

1．性能特點

AT5010最低能測到2.24uv，即是-100dBm。一般示波器在lmv，頻率計要在20mv以上，跟頻譜儀比相差10000倍。如用頻率計測頻率時，有的頻率點測量很難，有的頻率點測最不準(zhǔn)，頻率數(shù)字顯示不穩(wěn)定，甚至測不出來。這主要足頻率計靈敏度問題，即信號低于20mv頻率計就無能為力了，如用示波器測量時，信號5％失真示波器看不出來，在頻譜儀上萬分之一的失真都能看出來。

但需注意的是，頻譜儀測量的是高頻信號，其高靈敏度也就決定了，要注意被測信號的幅度范圍，以免損壞高頻頭，在2.24uv-1V之間，超過其范圍應(yīng)另加相應(yīng)的衰減器。

AT5010頻譜分析儀頻率范圍在0.15～1000MHz(1G)，其系列還有3G、8G、12G等產(chǎn)品。

AT5010頻譜分析儀可同時測量多種(理論上是無數(shù)個)頻率及幅度，Y軸表示幅度，X軸表示頻率，因此能直觀的對信號的組成進(jìn)行頻率幅度和信號比較，這種多對比件的測量，示波器和頻率計是無法完成的。

2．性能指標(biāo)

(1)頻率

頻率范圍：0．15—1050MHz

中心頻率顯示精度：士lOOkHz

頻率顯示分辨率：lOOkHz

掃頻寬度：100kHz／格—100MHz／格

中頻帶寬(一3dB)：400kHz和20kHz

掃描速度：43Hz

(2)幅度

幅度范圍：一100～+13dBm

屏幕顯示范圍：80dBm(10dB／格)

參考電平：一27-13dBm(每級10dB)

參考電平精度：±2dD

平均噪聲電平：一99dBm

(3)輸入。

輸入阻抗：50n

插座：BNC

衰減器：0~40dB

輸入衰減精度：±1dDm

最大輸入電平：+10dBm、+25V(DC)

3．安泰5010頻譜分析儀功能介紹

安泰5010頻譜分析儀面板功能示意圖如圖4-4所示。

(1)聚焦旋鈕(FOCJS)：用于光點銳度調(diào)節(jié)。

(2)亮度調(diào)節(jié)旋鈕(1NTENS)：用于光點亮暗調(diào)節(jié)。

(3)電源開關(guān)(POWER)：被按下后，頻譜分析儀開始工作。

(4)軌跡旋鈕(TR)：即使有磁性(鈹膜合金)屏蔽，地球磁場對水平掃描線的影響仍不可能避免。通過軌跡旋鈕內(nèi)裝的一個電位器來調(diào)整軌跡；使水平掃描線與水平刻度線基本對齊。

頻譜分析儀的使用方法(第二頁)

(9)中頻帶寬選擇(400kHz、20kHz)：選在20kHz帶寬時，噪聲電平降低，選擇性提高，能分隔開頻率更近的譜線。此時，若掃頻寬度過寬，則由于需要更長的掃描時間，從而造成信號過渡過程中信號幅度降低，使測量不正確。此時“校準(zhǔn)失效”LED發(fā)亮即表明這一點。

(10)視頻濾波器選擇(VIDEOFILTER)：可用來降低屏幕上的噪聲，它使得正常情況下，平均噪聲電平剛好高出其信號(小信號)譜線，以便于觀察。該濾波器帶寬是4kHz。

(11)Y移位調(diào)節(jié)(Y-POS)：調(diào)節(jié)射速垂直方向移動。

(12)BNC5011輸入端口(1NPUT5011)：在不用輸入衰減時，不允許超出的最大允許輸入電壓為+25V(DC)和十10dBm(AC)。當(dāng)加上40dB最大輸入衰減時，最大輸入電壓為+20dBm。

(13)衰減器按鈕：輸入衰減器包括有4個10dB衰減器，在信號進(jìn)入第一混頻器之前，利用衰減器按鈕可降低信號幅度。按鍵壓下時衰減器接人。

在連接任何信號到輸入端之前，先選擇設(shè)置為最高衰減量(4x10dB)和最高可用頻寬(掃頻寬度100MHz／格)，若此時將中心頻率調(diào)在500MHz，則在最大可測和顯示頻率范圍內(nèi)檢測出任意譜線。當(dāng)衰減減小時，基線向上移動，則可指出在最大可顯示頻率范圍(例如1200MHz)之外信號幅度有溢出。

(14)掃頻寬度選擇按鍵(SCANWIDTH)：用來調(diào)節(jié)水平軸的每格掃頻寬度。用u按鍵來增加每格頻寬，用t按鍵來減少每格頻寬。轉(zhuǎn)換是1—2—5步級，從100kHz／格-100MHz／格。此掃頻寬度以MHz／格顯示出，它代表水平線每格刻度。中心頻率是指水平軸心垂直刻線處的頻率。假如中心頻率和掃頻寬度設(shè)置正確，X軸有10分格的長度，則當(dāng)掃頻寬度低于IOOMHz時，只有全頻率范圍的一部分可被顯示。當(dāng)掃頻寬度設(shè)在100MHz／格位置，中心頻率設(shè)在500MHz時，顯示頻率以每格100MHz擴展到右邊，最右是1000MHz(500MHz+5x100MHz)。同樣，中心向左邊則頻率減低。此情況下，左邊的刻線代表0Hz。這時，可以看到一條特別的譜線，即，“0頻率”。這是由于第一本地振蕩器頻率通過了第一中頻而產(chǎn)生的。當(dāng)中心頻率相對于掃頻寬度較低時有此現(xiàn)象。

“0頻率”的幅度對每臺頻譜儀是不一樣的。它不能作參考電平來使用。顯示在“0頻率”點左邊的那些譜線被稱為鏡頻。在“0掃頻”模式時，頻譜儀工作就像是一臺可選擇(中頻)帶寬的接收機，此時頻率的選擇是通過“中心頻率”旋鈕來實現(xiàn)的。通過中頻濾波器的頻譜線產(chǎn)生一個電平顯示。

所選的掃頻寬度／格值由設(shè)置按鍵上方的LED顯示出來。

(15)水平位置旋鈕(X-POS)：水平位置調(diào)整旋鈕。

(16)水平幅度調(diào)整旋鈕(X-AMPL)：水平幅度調(diào)整旋鈕。

水平位置及水平幅度調(diào)節(jié)僅僅在儀器校準(zhǔn)時才用。在正常使用下一般無須調(diào)節(jié)。當(dāng)需要對它們實施調(diào)節(jié)時，則需要用一臺很精確的射頻振蕩器配合使用。

(17)耳機插孔(PHONE)：阻抗大于16n的耳機或揚聲器可以連到耳機插孔。當(dāng)頻譜儀對某一個譜線調(diào)諧好時，可能有的音頻會被解調(diào)出來。

(18)音量調(diào)節(jié)(VOL)：調(diào)節(jié)耳機輸出的音量。

(19)頻率顯示屏：在頻譜分析儀上有一個頻率顯示屏，顯示頻標(biāo)所在位置的頻率值。

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三、頻譜分析儀的使用

1．指導(dǎo)

(1)AT5010頻譜分析儀測量幅度為：-100dBm--+13dBm，即：信號強度達(dá)到最高的一條水平刻度線時，此信號的幅度為-27dBm，每下一大格減10dBm。如果頻譜分析儀上的40dB衰減器全按下時，此時最高水平刻度線幅度為+13dBm(-27dBm+40dBm)。

(2)手機有些信號測試點可以直接用高頻電纜連接頻譜儀進(jìn)行測量。但有部分測試點因為存在阻抗匹配的問題，不能直接測量，可選用安泰AZ530-H高阻抗探頭，探頭輸入電容為2pF，阻抗極高，可以直接定量測量手機上任何射頻信號不會對被測電路有任何影響。AZ530-H高阻抗探頭本身有20dB(典型值)的衰減，因此用其作定量測量時，要在其直接讀數(shù)上加20dB。

2．操作

用頻譜分析儀測量手機的射頻信號比較方便，例如，測量愛立信T18第二中頻信號(6MHz)時，可按以下方法進(jìn)行。

(1)打開頻譜分析儀，調(diào)節(jié)亮度和聚焦旋鈕，使屏幕上顯示的光跡清晰。

(2)調(diào)節(jié)掃頻寬度選擇按鍵(SCANWIDTH)按鍵，使1MHz指示燈亮，表示每格所占頻率為1MHz。

(3)調(diào)節(jié)中心頻率粗／細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)旋鈕，使頻標(biāo)位于屏幕中心位置，所指頻率為6MHz。

(4)將頻譜儀探頭外殼與T18電路主板接地點相連，探針插到第二中頻濾波器的輸出端，在電流表指針擺動時觀察頻譜儀屏幕上是否有脈沖式圖像，正常情況下，當(dāng)電流表指針擺動時，有脈沖圖像出現(xiàn)在6MHz頻標(biāo)位置。

再如，用頻譜分析儀測量諾基3310功放輸出信號的頻譜，可按以下步驟進(jìn)行測量。

(1)打開頻譜分析儀，調(diào)節(jié)亮度和聚焦旋鈕，使屏幕上顯示清晰的圖像。

(2)調(diào)節(jié)中心頻率粗／細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)旋鈕，使頻標(biāo)位于屏幕中心位置，顯示屏顯示頻率值為900MHz。

(3)調(diào)節(jié)掃頻寬度選擇按鍵(SCANWIDTH)按鍵，使10MHz指示燈亮，表示每格所占頻率為10MHz。

(4)將頻譜儀外殼與3310主板接地點相連，控針插到功放塊的輸出端，并撥打“112”，觀察電流表擺動的同時觀看頻譜儀屏幕上有無脈沖圖像，正常情況下，在900MHz頻標(biāo)附近會出現(xiàn)脈沖圖像，但幅度會超出屏幕范圍，可以按衰減按鍵，使圖像最高點在屏幕范圍內(nèi)。

(5)標(biāo)記按鈕(ONOFF)：當(dāng)標(biāo)記按鈕置于OFF(斷)位置時，中心頻率(CF)指示器發(fā)亮，此時顯示器讀出的是中心頻率，當(dāng)此開關(guān)在ON(通)位置時，標(biāo)記(MK)指示器發(fā)亮，此時顯示器讀出的是標(biāo)記的頻率，該標(biāo)記在屏幕上是一個尖峰。

(6)標(biāo)記旋鈕(MARKER)：用于調(diào)節(jié)標(biāo)記頻率。

(7)LED指標(biāo)燈：閃亮?xí)r表示幅度值不正確。這是由于掃頻寬度和中頻濾波器設(shè)置不當(dāng)而造成幅度降低所致。這種情況可能出現(xiàn)在掃頻范圍過大時(相對于中頻帶寬(20kHz)，或視頻濾波器帶寬(4kHz))，若要正確測量，可以不用視頻濾波器或者減小掃頻寬度.

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總結(jié)

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