頻譜分析儀基礎(chǔ)知識

說到頻譜分析儀很多資料中都會出現(xiàn)下面這張圖

頻域：是描述信號在頻率方面特性時用到的一種坐標(biāo)系。

頻譜：頻率的分布曲線，復(fù)雜振蕩分解為振幅不同和頻率不同的諧振蕩，這些諧振蕩的幅值按頻率排列的圖形叫做頻譜。

從頻譜上可以直接獲取的信息：

1、信號包含的頻率成份；

2、信號各頻率成份的幅度；

頻譜的用途：通過觀察信號的頻譜，可以幫我們找出產(chǎn)生該信號的設(shè)備的問題或者特性。

頻譜分析儀按工作原理分可分為：傅立葉式頻譜分析儀

和 掃頻式頻譜分析儀

頻譜分析儀可以測量功率、頻率、調(diào)制、噪聲和失真。

為什么要了解一個信號的頻譜成分？也就是為什么要進行頻譜分析。

有些系統(tǒng)原本就與頻域有關(guān)，例如電信系統(tǒng)使用的 FDM 頻分復(fù)用，廣播電臺也采用頻域多用方式。在這些限制帶寬的系統(tǒng)中，了解一個信號的頻譜成分就顯得很重要。

為什么要測量功率？

對于一個發(fā)射機而言，如果設(shè)計的發(fā)射功率太小就不能達到目的地，如果設(shè)計的發(fā)射功率過大，又會引起高能耗、高溫升、失真等問題。因此功率測量在系統(tǒng)驗證時會常常用到。

什么是調(diào)制調(diào)制與解調(diào)？

調(diào)制：將各種基帶信號轉(zhuǎn)換成適于信道傳輸?shù)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1535474.html">調(diào)制信號（已調(diào)信號或頻帶信號）；

解調(diào)：在接收端將收到的頻帶信號還原成基帶信號。

為什么要調(diào)制？

調(diào)制的目的有以下三個:

1、將基帶信號變換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號

2、改善系統(tǒng)的抗噪聲性能

3、實現(xiàn)信道的多路復(fù)用

為什么要測量調(diào)制？

在調(diào)制系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)工作正常，信號被正確的發(fā)送（有效性），需要對調(diào)制質(zhì)量（可靠性）進行測量。

調(diào)制測量有哪些項目？

模擬調(diào)制：調(diào)制深度, 邊帶功率, 載波功率，調(diào)制效率, 占用帶寬

數(shù)字調(diào)制：誤差矢量幅度（EVM）， IQ 不平衡（IQ imbalance），相位誤差（phase error versus time）

什么是失真？

電子系統(tǒng)中所使用的許多電路都認為是線形電路。這意味著，對于正弦波輸入，輸出也是或許有不同幅度和相位的正弦波。在時域中，用戶指望看到與輸入波形形狀精確相同的輸出波形。在頻率中，我們指望看到輸出應(yīng)具有與輸入相同的頻率（且只有該頻率）。由輸入信號產(chǎn)生的任何其他頻率都視為失真。

為什么要測量失真？

1、諧波失真

最大諧波

相對諧波失真

總諧波失真 THD：基波的百分數(shù)

2、互調(diào)失真

當(dāng)輸入兩個不同頻率的正弦波到非線性，輸出除了這個兩個信號以及他們的諧波外，還有諧波的和頻和差頻，這些新頻率分量稱為互調(diào)失真。

與原始信號接近的失真最難處理，因為失真分量落在“頻帶內(nèi)”。

測量的量有三階互調(diào)失真、截獲點等。

3、鄰近信道功率比 ACPR

ACPR 度量了干擾或者說是相鄰頻率信道功率的大小。通常定義為相鄰頻道（或偏移）內(nèi)平均功率與發(fā)射信號頻道內(nèi)的平均功率之比，ACPR 描述了由于發(fā)射機硬件非線性造成的失真大小。

4、雜散輻射

spurious emissions 漢語叫“雜散輻射”或者“雜散發(fā)射”，指的是在模擬信號處理的過程中，經(jīng)過頻率變換和信號放大，會產(chǎn)生一些無用的信號，這些無用信號有些是有用信號的 n 次諧波，有的是在混頻時產(chǎn)生的副產(chǎn)品。這樣就造成了在輸出信號的頻譜上除了有用信號外，在其他頻率上還有一些比較小的信號（如果設(shè)計的太差的話，沒用的信號有時會比有用的信號還大），就像毛刺一樣，這種東西也會隨著有用信號從天線輻射出去，所以形象的叫做“雜散輻射”。

測量噪聲

噪聲功率譜密度

等效噪聲帶寬

分貝又是什么？

dB

? 分貝（dB)是借助于功率比來定義的：

? A(dB) = 10log(P1/P2) = 20log(V2/V1)

dBm

? P = 10log（P/PREF)

? V= 20log（V/VREF)

頻譜和網(wǎng)絡(luò)測量最常用的功率參考值是 1mW，結(jié)果用 dBm 表示。

? P（dBm） = 10log（P/0.001）

分貝的用途？

分貝用來以對數(shù)方式確定功率的比值和電壓的比值。也可以通過適當(dāng)?shù)膮⒖贾祦泶_定絕對值。分貝常用于電子系統(tǒng)中增益和損耗的計算。

為什么要用 dB？

1、對數(shù)方式壓縮大范圍變化的信號電平。

2、在增益和損耗的計算時，乘法運算變成較方便的加法運算。

使用對數(shù)幅度坐標(biāo)的好處？

在同樣屏幕分辨率下，可以同時觀察很大和很小的值。

例如：1V 信號和 10uV 信號都能出現(xiàn)在動態(tài)范圍為 100dB 的顯示器上，

而用線性刻度則不可能以清晰的圖形同時顯示這兩個信號。

免責(zé)聲明：

本公眾號純屬個人帳號，僅為技術(shù)分享及交流為目的。

部分圖片及資料參考于 Rigol，如侵麻煩后臺留言后立即刪除，謝謝！