分析儀選購疑問解答分析

目前，市場(chǎng)上有許多可供選擇的分析儀，有些具備非常特殊的專業(yè)用途，有些則提供了較多的通用射頻測(cè)量能力;有些被稱為頻譜分析儀，有些則被稱為信號(hào)分析儀。這些分析儀都是用來測(cè)量和顯示信號(hào)頻率與幅度之間的關(guān)系的。如何在眾多型號(hào)的分析儀中選擇合適的一款需要多方面的考慮，本文將為您解答在挑選市場(chǎng)上各種分析儀時(shí)所遇到的疑問，并幫助您做出正確的選購決定。

　　性價(jià)比分析

　　分析儀的價(jià)格部分取決于它的成本。如果設(shè)計(jì)分析儀時(shí)采用低成本的組件，那么它的價(jià)格可能是比較誘人的。但是，通常情況下它的性能就會(huì)十分有限。性能取決于什么呢?混頻器、LO放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、FPGA/ASIC和微處理器的選擇都會(huì)影響到產(chǎn)品最終的成本和性能。舉例來說，單回路局部振蕩器的設(shè)計(jì)成本通常是比較劃算的，但是，它卻可能產(chǎn)生較大的相位噪聲失真，導(dǎo)致無效的測(cè)量結(jié)果。另外，如果單從成本的角度，那么，便宜的微處理器似乎非常吸引人，但是如果把分析儀中所有的DSP都換用這種微處理器來進(jìn)行解調(diào)工作，那么頻譜分析儀的運(yùn)行速度將變得非常慢。

　　下面給出了一些在保持成本的前提下提高產(chǎn)品性能的新方法，通過這些方法可以很好地控制產(chǎn)品價(jià)格。

　　● 是否采用掃描方式：許多傳統(tǒng)的分析儀廠商仍然使用掃描式體系架構(gòu)。盡管這種架構(gòu)非常適合于微波和毫米波頻譜的分析，但是許多新型的射頻分析儀不再采用這種傳統(tǒng)的掃描式系統(tǒng)，而采用信號(hào)處理測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)了類似的(多數(shù)情況下更好的)測(cè)量功能。帶有頻譜分析功能的吉時(shí)利2810型矢量信號(hào)分析儀就是這類新型產(chǎn)品中極好的一個(gè)例子。

　　● 測(cè)量速度：當(dāng)購買分析儀時(shí)，您可能會(huì)問測(cè)量數(shù)據(jù)是如何處理的，有的儀器為了快速產(chǎn)生測(cè)量結(jié)果而采用了多個(gè)處理器，有的分析儀則采用FPGA或ASIC來進(jìn)行測(cè)量，主處理器僅處理常規(guī)事務(wù)，還有一些儀器僅僅使用一個(gè)微處理器來完成所有的工作。顯而易見，雖然最后一種方案對(duì)廠商來說是最節(jié)約成本的，但是它在處理比較復(fù)雜的調(diào)制信號(hào)時(shí)速度將慢得讓人無法忍受。吉時(shí)利的2810采用了基于DSP IQ測(cè)量引擎的獨(dú)特高速架構(gòu)，為業(yè)界提供了高性能的測(cè)量產(chǎn)品。

　　頻率范圍

　　沒有必要購買那些頻率范圍超出您所需要的分析儀。分析儀的頻率范圍是其價(jià)格的主要決定因素之一。大多數(shù)分析儀的頻率范圍在2.5GHz、6GHz、13GHz和26GHz左右。高性能的分析儀頻率通常能達(dá)到50GHz。如果只是對(duì)無線通信產(chǎn)品或者工作在ISM波段的產(chǎn)品(例如802.11b/g無線局域網(wǎng)設(shè)備)進(jìn)行測(cè)試，那么最高頻率低于3GHz的分析儀通常是最劃算的。

　　載波(CW)測(cè)量

　　讓我們看一看圖1中一種簡(jiǎn)化的頻譜分布情況。圖中有兩個(gè)信號(hào)：一個(gè)是載波，另一個(gè)是較小的干擾信號(hào)。載波有許多特性，包括幅值、頻率、相位噪聲和寬帶噪聲。幅值是由設(shè)備在特定的頻率下發(fā)出的頻譜能量。相位噪聲(表現(xiàn)為信號(hào)的邊帶特性)體現(xiàn)的是信號(hào)的穩(wěn)定或純凈程度。通常，產(chǎn)品的局部振蕩器會(huì)對(duì)信號(hào)的相位噪聲產(chǎn)生影響。例如：在圖1的左邊能觀察到一個(gè)干擾信號(hào)，即寄生信號(hào)。該信號(hào)可能是由緊鄰的大功率發(fā)射器所引起的，也可能是從系統(tǒng)的其他部分產(chǎn)生的，例如來源于微處理器的時(shí)鐘。

　　圖1 基本的信號(hào)特征

　　幅值測(cè)量

　　幅值測(cè)量的效果越好，結(jié)果就越可靠或可信。在選擇分析儀時(shí)，我們不要局限于測(cè)量精度低于0.6dB或者頻率低于3GHz的分析儀。

　　噪聲測(cè)量與低電平信號(hào)

　　在測(cè)量噪聲和/或低電平信號(hào)時(shí)，必須確保分析儀有前置放大器，而且還要考慮分析儀的測(cè)量架構(gòu)。通常，分析低電平信號(hào)意味著要設(shè)定一個(gè)非常窄的信號(hào)范圍。當(dāng)在比較窄的范圍內(nèi)對(duì)多種分析儀的速度進(jìn)行比較時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)掃描式分析儀的速度是相當(dāng)慢的，而采用了數(shù)字信號(hào)處理器的分析儀就不會(huì)出現(xiàn)這種問題。最后，您可能想在一定的帶寬范圍內(nèi)給出噪聲密度的測(cè)量結(jié)果。與其他分析儀只是將高斯成形濾波器的分辨帶寬定義在3dB不同的是，吉時(shí)利的2810能夠指定濾波器的噪聲帶寬，從而非常適合進(jìn)行這種類型的測(cè)量。

　　交調(diào)測(cè)量

　　這種類型的測(cè)量主要測(cè)量的是特定的信號(hào)條件下分析儀或系統(tǒng)所產(chǎn)生的失真。通過圖2我們可以看到儀器的激勵(lì)是兩個(gè)載波信號(hào)或雙音信號(hào)。這個(gè)雙音信號(hào)導(dǎo)致儀器產(chǎn)生失真，在頻域內(nèi)可以清楚地看到輸入雙音信號(hào)左右兩邊的兩個(gè)失真產(chǎn)物。由于分析儀也是一個(gè)信號(hào)接收器，在其信號(hào)通路中包含有源器件，因此分析儀也可能會(huì)產(chǎn)生這種類型的失真，從而導(dǎo)致測(cè)量失效。驗(yàn)證信號(hào)完整性的一種簡(jiǎn)便方法是增加分析儀的衰減設(shè)置。如果在增加衰減時(shí)，信號(hào)幅值會(huì)減少，那么這個(gè)結(jié)果是由分析儀產(chǎn)生的;如果改變衰減值對(duì)信號(hào)幅值沒有影響，那么測(cè)量就是有效的。當(dāng)增加衰減值的時(shí)候，本底噪聲電平也會(huì)增加同樣大小的分貝值。這就是載波幅值在不同衰減水平下保持不變的原因。然而，本底噪聲電平的增加可能意味著噪聲信號(hào)掩蓋了交調(diào)結(jié)果。

　　圖2 雙音信號(hào)(非線性放大器失真)

　　為了獲得最佳的測(cè)量性能，微調(diào)衰減步長(zhǎng)非常重要。大幅度的衰減步長(zhǎng)只能夠?qū)Ρ镜自肼曤娖竭M(jìn)行10dBs的調(diào)整，這樣會(huì)很快掩蓋掉待測(cè)信號(hào)。