使用频谱分析仪测量场强的方法:是一种应用广泛的信号分析仪器。它可用来测量信号的频率、电平、波形失真、噪声电平、频谱特性等,加上标准天线还可用来测量场强。
它的主要特点是:能宽频带连续扫描,并将测得的信号在CRT屏上直观地显示出来。在整个频段内,电平显示范围大于70dB,在无线电电波测量中可以很方便地看出频谱占用和信号活动情况,所以在很多场合,频谱仪正在替代场强仪成为电波测量中一种新的被广泛应用的仪器。但必竟二者设计上有差异,因此使用侧重面应有所有同,否则将会带来很大的测量误差。现代多采用微机处理,显示刻度可以自动转换。在实际测量中要特别注意天线阻抗与测试系统的匹配问题,避免产生失配误差。由于频谱仪在使用中是进行宽带扫描,所以所用天线要求也都是宽带天线,而宽带天线的VSWR一般都较大,如果与频谱仪联接的不是匹配天线,则要对所用天线的天线系数重新校对。在实际测量中,输入衰减器不宜放在0dB的位置,如果衰减器置0,输入信号直接接到混频器上,则阻抗特性变差,造成较大的失配误差。
一、频谱分析仪的使用入门
如下图为所使用的频谱分析仪面板外观:
为了测量天线的发射功率,可按照图中红色标识的步骤进行。步骤与具体含义如下:
1、Frequency:设置频率,按下该按键后,可在数字键盘输入需要的频率,数字键盘右边一列为单位2、Span:设置显示屏显示频率宽度,可根据需要设置,本次设置的50MHz3、Trace:该按键选择保留显示屏数据的方式,按下该案件后,可在蓝色圈中选择方式(类似于示波器中的“触发方式”),由上往下*二个按钮MaxHold表示保留发射功率4、Amplitude:调节频谱分析仪的参考电衰减比,按下该按键后旋转白色的大旋钮可以进行调节,作用是将频谱图调整到合适的位置,不至于飞出屏幕。5、Mark(MAK):调出标记点,此时旋转旋钮可以查看频谱图中任意一点的相关数据。二、信号相关名词解释1、发射功率:
发射功率就是所使用的设备(手机、对讲机、其他嵌入式设备等)所发射出来给基地台的信号强度。
无线电发射机输出的射频信号,通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由天线接收下来(仅仅接收很小很小一部分功率),并通过馈线送到无线电接收机。因此在无线网络的工程中,计算发射装置的发射功率与天线的辐射能力非常重要。
无线电波的发射功率是指在给定频段范围内的能量,通常有两种衡量或测量标准:
1、功率(W):相对1瓦(Watts)的线性水准。例如,WiFi无线网卡的发射功率通常为0.036W,或者说36mW。
2、增益(dBm):相对1毫瓦(milliwatt)的比例水准。例如,WiFi无线网卡的发射增益为15.56dBm。
2、增益:
(1)dBm:功率
公式:10lg功率P1mW
eg1:1mW发射功率用dBm表示:发射功率为:10lg(功率值/1mW)=10lg(1mW/1mW)=0dBm
eg2:2mW发射功率用dBm表示:发射功率为:10lg(功率值/1mW)=10lg(2mW/1mW)=10lg2=3dBm
(2)dB:相对功率
dB是一个表征相对值的值,当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时,按下面计算公式:
公式:10lg甲功率乙功率
eg1、甲的功率是乙的功率的2倍,则用公式计算为:10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB,描述为甲比乙功率大了3dB。
3、信噪比(SNR):
信噪比SNR=信号功率噪声功率
4、Rssi:
RSSI:ReceivedSignalStrengthIndication接收的信号强度指示,无线发送层的可选部分,用来判定链接质量,以及是否增大广播发送强度
频谱分析仪
性能:
0.4dB整体幅度精度
1Hz-5MHz分辨率带宽(RBW)
12.5dBm三阶侦听(TOI)
-150dBm显示的平均噪声电平(DANL)
高精度频率参考源
灵活性
可选的宽偏置相噪改进功能和ACPR动态范围
可选的低辐射
**测量模块,包括:噪声系数,相噪,CATV,电缆故障,蓝牙?,cdmaOne,GSM/GPRS/EDGE,调制分析
选件:
OB0:去除手动设置
OB1:增加手段设置
OBV:元件级维修资料
OBW:组件级维修指带调节的CD-ROM
1AX:RS-232和并行打印机接口(包括RS-232电缆)
1CP:带滑轨的机架安装和把手配件
1D5:高稳定度时基
1D6:定时选通频谱分析
1D7:带直流阻隔的50/75匹配固定衰减器
1DN:3GHz跟踪发生器
1DR:窄分辨带宽
1DS:3.0GHz前置放大器
A4H:GPIB和并行打印机接口
A4J:中频、扫描和视频端口
A5D:12Vdc电源电缆
AYX:快速零频率间隔扫描
B70:BenchLink频谱分析仪软件
B72:将可利用的存储增加到10MB
B74:射频/数字通信硬件
BAA:调频解调
BAB:APC3.5mm连接器
BAC:CdmaOne测量**卡
BAH:GSM测量**卡
UK6:商业校准证书
UK9:面板盖
B7B:带屏幕图象的电视触发(要求BAA)
频谱分析仪是研究号频谱结构的仪器,用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量,可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数,是一种多用途的电子测量仪器。
它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。
现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果,能分析1赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的号。
仪器内部若采用数字电路和微处理器,具有存储和运算功能;配置标准接口,就*构成自动测试系统。
频谱仪是一种常用的分析仪器,主要针对于射频和微波信号进行检测,在多个领域中都有一定的应用。
问答区
怎样设置才能获得频谱仪佳的灵敏度,以方便观测小信号?
首先根据被测小信号的大小设置相应的中心频率、扫宽(span)以及参考电平;然后在频谱分析仪没有出现过载提示的情况下逐步降低衰减值。
如果此时被测小信号的信噪比小于15db,就逐步减小rbw,rbw越小,频谱分析仪的底噪越低,灵敏度就越高。
如果频谱分析仪有预放,打开预放。预放开,可以提高频谱分析仪的噪声系数,从而提高了灵敏度。对于信噪比不高的小信号,可以减少vbw或者采用轨迹平均,平滑噪声,减小波动。
需要注意的是,频谱仪测量结果是外部输入信号和频谱分析仪内部噪声之和,要使测量结果准确,通常要求信噪比大于20db。
分辨率带宽(rbw)越小越好吗?
rbw越小,频谱分析仪灵敏度就越好,但是,扫描速度会变慢。好根据实际测试需求设rbw,在灵敏度和速度之间找到平衡点–既保证准确测量信号又可以得到快速的测量速度。
平均检波方式(averagetype)如何选择:power?logpower?voltage?
logpower对数功率平均:又称videoaveraging,这种平均方式具有低的底噪,适合于低电平连续波信号测试。
但对”类噪声“信号会有一定的误差,比如宽带调制信号w-cdma等。
功率平均:又称rms平均,这种平均方式适合于“类噪声”信号(如:cdma)总功率测量。
电压平均:这种平均方式适合于观测调幅信号或者脉冲调制信号的上升和下降时间测量。
扫描模式的选择:sweep还是fft?
现代频谱仪的扫描模式通常都具有sweep模式和fft模式。通常在比较窄的rbw设置时,fft比sweep更具有速度优势,但在较宽rbw的条件下,sweep模式更快。
当扫宽小于fft的分析带宽时,fft模式可以测量瞬态信号;在扫宽**出频谱分析仪的fft分析带宽时,如果采用fft扫描模式,工作方式是对信号进行分段处理,段与段之间在时间上存在不连续性,则可能在信号采样间隙时,丢失有用信号,频谱分析就会存在失真。
频谱分析仪分为实时分析式和扫频式两类。前者能在被测信号发生的实际时间内取得所需要的全部频谱信息并进行分析和显示分析结果;后者需通过多次取样过程来完成重复信息分析。实时式频谱分析仪主要用于非重复性、持续期很短的信号分析。非实时式频谱分析仪主要用于从声频直到亚毫米波段的某一段连续射频信号和周期信号的分析。
扫频式频谱分析仪
它是具有显示装置的扫频**外差接收机,主要用于连续信号和周期信号的频谱分析。它工作于声频直至亚毫米的波频段,只显示信号的幅度而不显示信号的相位。它的工作原理是:本地振荡器采用扫频振荡器,它的输出信号与被测信号中的各个频率分量在混频器内依次进行差频变换,所产生的中频信号通过窄带滤波器后再经放大和检波,加到视频放大器作示波管的垂直偏转信号,使屏幕上的垂直显示正比于各频率分量的幅值。本地振荡器的扫频由锯齿波扫描发生器所产生的锯齿电压控制,锯齿波电压同时还用作示波管的水平扫描,从而使屏幕上的水平显示正比于频率。
工作原理、用扫频振荡器作为**外差接收机的本机振荡器,当选择开关S置于1,锯齿波扫描电压对本机振荡器I进行扫频,输入信号中的各个频率分量在混频器中与本机扫频信号进行差频,它们依次落入中放窄带滤波器的通带内,被滤波器选出,经二次变频、检波、放大后,加到示波管的垂直偏转系统,使屏幕上的垂直显示正比于各个频率分量的振幅。扫描电压同时加到示波管的水平偏转系统,从而使频幕的X坐标变成频率坐标,并在屏幕上显示出被分析的输入信号频谱图。上述工作方式在本机振荡器I上进行扫频,称“扫前式”工作模式,具有很宽的分析频带。当S置于2时,也可在本机振荡器Ⅱ上进行扫频,称“扫中频式”工作模式,这时可进行窄带频谱分析。
实时式频谱分析仪
在存在被测信号的有**间内提取信号的全部频谱信息进行分析并显示其结果的仪器主要用于分析持续时间很短的非重复性平稳随机过程和暂态过程,也能分析40兆赫以下的低频和较低频连续信号,能显示幅度和相位。傅里叶分析仪是实时式频谱分析仪,其基本工作原理是把被分析的模拟信号经模数变换电路变换成数字信号后,加到数字滤波器进行傅里叶分析;由处理器控制的正交型数字本地振荡器产生按正弦律变化和按余弦律变化的数字本振信号,也加到数字滤波器与被测信号作傅里叶分析。正交型数字式本振是扫频振荡器,当其频率与被测信号中的频率相同时就有输出,经积分处理后得出分析结果供示波管显示频谱图形。正交型本振用正弦和余弦信号得到的分析结果是复数,可以换算成幅度和相位。分析结果也可送到打印绘图仪或通过标准接口与计算机相连。
产品型号:FSU8
产品品牌:R&S 罗德与施瓦茨
产品名称:频谱分析仪
FSU8|R&S|8G|频谱分析仪|罗德与施瓦茨|20Hz至8GHz
FSU8详细说明:
R&S 罗德与施瓦茨FSU 系列频谱分析仪
FSU3 20 Hz to3.6 GHz
FSU8 20 Hz to 8GHz
FSU26 20 Hz to26.5 GHz
FSU46 20 Hz to46 GHz
FSU50 20 Hz to50 GHz
FSU67 20 Hz to67GHz
R&S FSU8系列频谱仪是动态范围、相位噪声、电平精度和分辨率带宽等频谱仪指标的,所有这些指标也是用户设计、测量和生产下一代无线通讯元件的重要**。
FSU8频率范围:从20Hz开始,分别到3.6 GHz, 8 GHz, 26.5 GHz, 46 GHz和50 GHz
FSU8显示平均本地噪声:-158 dBm(归一化到1 Hz)
FSU8相位噪声:-123 dBc (1 Hz) 在10 kHz偏移处
FSU8三阶互调截断点(TOI):典型值+25 dBm
FSU8分辨率带宽:1 Hz 到50 MHz
FSU8较高的测量速度支持时域模式的快速邻信道功率(ACP)测量每秒能进行70次测量(包括通过GPIB总线传输数据的时间)
无可匹敌的测量功能标准配置即可提供TOI, MC ACP(R), OBW,CCDF, APD等测量功能选件可以支持:- GSM / EDGE -Bluetooth? - WCDMA / HSDPA / TD-SCDMA - CDMA2000? / 1xEV-DV /1xEV-DO