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一、頻譜分析儀的使用入門
如下圖為所使用的頻譜分析儀面板外觀:
為了測量天線的發射功率,可按照圖中紅色標識的步驟進行。步驟與具體含義如下:
1、Frequency:設置頻率,按下該按鍵后,可在數字鍵盤輸入需要的頻率,數字鍵盤右邊一列為單位2、Span:設置顯示屏顯示頻率寬度,可根據需要設置,本次設置的50MHz3、Trace:該按鍵選擇保留顯示屏數據的方式,按下該案件后,可在藍色圈中選擇方式(類似于示波器中的“觸發方式”),由上往下第二個按鈕MaxHold表示保留發射功率4、Amplitude:調節頻譜分析儀的參考電衰減比,按下該按鍵后旋轉白色的大旋鈕可以進行調節,作用是將頻譜圖調整到合適的位置,不至于飛出屏幕。5、Mark(MAK):調出標記點,此時旋轉旋鈕可以查看頻譜圖中任意一點的相關數據。二、信號相關名詞解釋1、發射功率:
發射功率就是所使用的設備(手機、對講機、其他嵌入式設備等)所發射出來給基地臺的信號強度。
無線電發射機輸出的射頻信號,通過饋線(電纜)輸送到天線,由天線以電磁波形式出去。電磁波到達接收地點后,由天線接收下來(僅僅接收很小很小一部分功率),并通過饋線送到無線電接收機。因此在無線網絡的工程中,計算發射裝置的發射功率與天線的能力非常重要。
無線電波的發射功率是指在給定頻段范圍內的能量,通常有兩種衡量或測量標準:
1、功率(W):相對1瓦(Watts)的線性水準。例如,WiFi無線網卡的發射功率通常為0.036W,或者說36mW。
2、增益(dBm):相對1毫瓦(milliwatt)的比例水準。例如,WiFi無線網卡的發射增益為15.56dBm。
2、增益:
(1)dBm:功率
公式:10lg功率P1mW
eg1:1mW發射功率用dBm表示:發射功率為:10lg(功率值/1mW)=10lg(1mW/1mW)=0dBm
eg2:2mW發射功率用dBm表示:發射功率為:10lg(功率值/1mW)=10lg(2mW/1mW)=10lg2=3dBm
(2)dB:相對功率
dB是一個表征相對值的值,當考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時,按下面計算公式:
公式:10lg甲功率乙功率
eg1、甲的功率是乙的功率的2倍,則用公式計算為:10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB,描述為甲比乙功率大了3dB。
3、信噪比(SNR):
信噪比SNR=信號功率噪聲功率
4、Rssi:
RSSI:ReceivedSignalStrengthIndication接收的信號強度指示,無線發送層的可選部分,用來判定鏈接質量,以及是否廣播發送強度
頻譜分析儀是研究電信號頻譜結構的儀器,用于信號失真度、調制度、譜純度、頻率穩定度和交調失真等信號參數的測量,可用以測量放大器和濾波器等電路系統的某些參數,是一種多用途的電子測量儀器。
它又可稱為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等。
現代頻譜分析儀能以模擬方式或數字方式顯示分析結果,能分析1赫以下的甚低頻到亞毫米波段的全部無線電頻段的電信號。
儀器內部若采用數字電路和微處理器,具有存儲和運算功能;配置標準接口,就容易構成自動測試系統。
頻譜儀是一種常用的,主要針對于射頻和微波信號進行檢測,在多個領域中都有一定的應用。

噪聲特性
由于電阻的熱敏效應,任何設備均具有噪聲,頻譜分析儀亦不例外,頻譜分析儀的噪聲,本質上是熱噪聲,屬于隨機性(Random),它能被放大與衰減,由于系隨機性信號,兩噪聲的結合只有相加而無法產生相減的效果。在頻帶范圍內也相當平坦,其頻寬遠大于設備內部電路的頻寬,檢測器檢知的噪聲值與設定的分辨率頻寬(RBW)有關。由于噪聲是隨機性迭加于信號功率上,因此顯示的噪聲準位與分辨率頻寬成對數的關系,改變分辨率頻寬時噪聲隨之變化,噪聲改變量相關的數學式如下所示:
例如:頻寬從100kHz(BW1)調整到10kHz(BW2),則噪聲改變量為:
亦即降低噪聲量10dB (為原來的1/10),相對提高訊號與噪聲比10dB。由此可知,純粹要降低噪聲量,使用窄寬度的頻寬將能達到目的。不論噪聲來之于外部或內部產生,量測時均將影響信號振幅的準確性,特別在低準位信號時,更是如此,噪聲太大時,甚至掩蓋信號以致無確判斷信號的大小,影響量測質量的兩種噪聲可概括為下列項:
⑴.產生于交換功能的數字電路、點火系統與DC 馬達脈沖噪聲,這類噪聲常見于EMI(Electromagnetic Interference)的討論領域里。
⑵. 隨機性噪聲來之于自然界或電路的電子移動,又稱之為KTBW (或稱熱敏)噪聲、Johnson 噪聲、寬帶噪聲或白氏(White)噪聲等,本書主要以熱敏噪聲為重點,數學式為:
Pn =kTBW ,⑸
其中:Pn =噪聲功率= 3.98*10?21 瓦/Hz 或-174dB/Hz
k=Boltzman 常數,1.38*10?23 joule/oK
T=溫度表示的常溫=290 oK
BW=系統的噪聲功率頻寬(Hz)。
在4MHz、75 Ω、290 oK 時的噪聲功率為-59.1dBm。由噪聲功率得知,信號頻寬降低,系統噪聲功率隨之降低,信號的質量以信號噪聲比表示
(SNR;Signal-to-Noise Ratio),信號強度(單位為dBm)與系統噪聲功
率(單位為dBm)的相減值即為信號噪聲比,數學式為:
匹配因素

頻譜分析儀的主要技術指標有頻率范圍、分辨率、分析譜寬、分析時間、掃頻速度、靈敏度、顯示方式和假響應。
頻率范圍
進行正常工作的頻率區間。現代頻譜儀的頻率范圍能從低于1赫直至300吉赫。
分辨力
在顯示器上能夠區分鄰近的兩條譜線之間頻率間隔的能力,是頻譜分析儀重要的技術指標。分辨力與濾波器型式、波形因數、帶寬、本振穩定度、剩余調頻和邊帶噪聲等因素有關,掃頻式頻譜分析儀的分辨力還與掃描速度有關。分辨帶寬越窄越好。現代頻譜儀在高頻段分辨力為10~100赫。
分析譜寬
又稱頻率跨度。頻譜分析儀在一次測量分析中能顯示的頻率范圍,可等于或小于儀器的頻率范圍,通常是可調的。
分析時間
完成一次頻譜分析所需的時間,它與分析譜寬和分辨力有密切關系。對于實時式頻譜分析儀,分析時間不能小于其窄分辨帶寬的倒數。
掃頻速度:分析譜寬與分析時間之比,也就是掃頻的本振頻率變化速率。
靈敏度
顯示微弱信號的能力,受頻譜儀內部噪聲的限制,通常要求靈敏度越高越好。動態范圍指在顯示器上可同時觀測的信號與弱信號之比。現代頻譜分析儀的動態范圍可達80分貝。
顯示方式
顯示的幅度與輸入信號幅度之間的關系。通常有線性顯示、平方律顯示和對數顯示三種方式。
假響應
顯示器上出現不應有的譜線。這對超外差系統是不可避免的,應設法抑止到小,現代頻譜分析儀可做到小于-90分貝毫瓦。

頻譜分析儀操作
硬鍵、軟鍵和旋鈕
這是儀器的基本操作手段。
1.三個大硬鍵和一個大旋鈕:大旋鈕的功能由三個大硬鍵設定。按一下頻率硬鍵,則旋鈕可以微調儀器顯示的中心頻率;按一下掃描寬度硬鍵,則旋鈕可以調節儀器掃描的頻率寬度;按一下幅度硬鍵,則旋鈕可以調節信號幅度。旋動旋鈕時,中心頻率、掃描寬度(起始、終止頻率)、和幅度的dB數同時顯示在屏幕上。
2.軟鍵:在屏幕右邊,有一排縱向排列的沒有標志的按鍵,它的功能隨項目而變,在屏幕的右側對應于按鍵處顯示什么,它就是什么按鍵。
3. 其它硬鍵:儀器狀態(INSTRUMNT STATE)控制區有十個硬鍵:RESET清零、CANFIG配置、CAL校準、AUX CTRL控制、COPY打印、MODE模式、SAVE存儲、RECALL調用、MEAS/USER測量/用戶自定義、SGL SWP信號掃描。光標(MARKER)區有四個硬鍵:MKR光標、MKR 光標移動、RKR FCTN光標功能、PEAK SEARCH峰值搜索。控制(CONTRL)區有六個硬鍵:SWEEP掃描、BW帶寬、TRIG觸發、AUTO COVPLE自動耦合、TRACE跟蹤、DISPLAY顯示。在數字鍵區有一個BKSP回退,數字鍵區的右邊是一縱排四個ENTER確認鍵,同時也是單位鍵。大旋鈕上面的三個硬鍵是窗口鍵:ON打開、NEXT下一屏、ZOOM縮放。大旋鈕下面的兩個帶頭的鍵STEP配合大旋鈕使用作上調、下調。
輸入和輸出接口位于一起面板下邊一排。TV IN測視頻指標的信號輸;VOL INTEN是內外一套旋鈕控制、調節內置喇叭的音量和屏幕亮度;CAL OUT儀器自檢信號輸出;300Mhz 29dBmv儀器標準信號輸出口;PROBE PWR儀器探針電源;IN 75Ω1M—1.8G測試信號總輸。
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