頻譜分析儀深入學，射頻分析很簡單！
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1.優(yōu)化低電平測量的靈敏度
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201612/333938.htm頻譜儀對低電平信號的測量能力受限于頻譜儀的內部噪聲。頻譜儀內部混頻器及各級放大器會產生噪聲，通過檢波器會反映為顯示平均噪聲電平(DANL)。當我們測量小信號的時候，信號幅度會接近頻譜儀內部噪聲，被測信號信噪比越低，帶來的測量誤差也就越大。
合理進行參數(shù)設置可以改善本底噪聲，如圖1顯示了一個被頻譜儀DANL淹沒的信號，為了正確測量這一低功率信號，必須通過最小化輸入衰減，減小分辨率帶寬(RBW)，和開啟前置放大器這些方法來降低頻譜儀的DANL，從而讓小信號凸顯出來。
圖1
首先，頻譜儀的輸入衰減器的設置會改變DANL，輸入衰減器用來保護頻譜儀的內部電路不被大功率信號燒壞，輸入衰減器增大可以減小到達輸入混頻器的信號功率。由于頻譜儀的噪聲產生在輸入衰減器之后，大的輸入衰減設置會減小信噪比，在多數(shù)情況下，輸入衰減器的設置處于自動（AUTO）狀態(tài)，即頻譜儀自動設置（如DSA800E系列為10 dB），但在某些測試小功率信號的情況下，需要更小的輸入衰減器設置來降低頻譜儀的本底噪聲，此時應把衰減器設置為0 dB。
混頻器輸出后的放大器會放大被衰減的信號，除了放大輸入信號外，噪聲也同樣被放大，從而造成頻譜儀的DANL上升。然后信號通過RBW中頻濾波器，所以減小RBW可以使較低的噪聲能量到達頻譜儀的檢波器，可以降低頻譜儀的DANL。
圖2中的例子顯示出隨著頻譜儀設置的不同，DANL逐步降低。
圖2
當需要進一步提高測量靈敏度時，應該使用具有低噪聲和高增益的前置放大器。現(xiàn)在頻譜儀一般都具有內部的前置放大器（預放），可以改善信噪比20dB左右（如DSA800系列為17dB）。這對一些小信號的測量（如雜散信號測量，-110 dBm以下信號功率測量）是非常有用的。頻譜儀內部的預放默認狀態(tài)是關閉的，使用時需要手動打開。同時打開預放時要注意此時的輸入信號電平，避免損壞預放。
當進行雜散信號測量時，要求雜散信號應低于某個限值，DSA800E系列頻譜儀可以提供一個模板判定功能，如圖3所示，該功能把測得的軌跡數(shù)據(jù)與一組幅度和頻率限值線相比較。如果被測信號落在限值線內，屏幕顯示PASS，如果信號超出限值線，屏幕顯示FAIL。該功能同樣能夠用于EMI預測試方向。
圖3
2.識別內部失真成分
在進行諧波，雜散等項目測試時，需要對輸入信號載波之外的失真成分進行測量分析。但需要注意的是，有時輸入信號較大并且輸入衰減設置不夠時，會造成頻譜儀內部產生失真。這時，失真成分會對測量結果造成影響，甚至會將失真產物誤判為被測信號。如何判別失真是頻譜儀內部產生的還是被測信號本身的失真？使用頻譜儀的輸入衰減器就可以簡單的作出判定。
圖4的為某信號的二次諧波，首先把頻譜儀的輸入衰減設為0 dB，然后開啟第二條軌跡，將輸入衰減設為10 dB，此時觀察頻譜儀顯示的測量軌跡是否有變化，如果沒有（如圖5），則內部產生的失真對測量沒有影響，如果軌跡發(fā)生了變化，則說明頻譜儀的混頻器產生了內部失真。此方法也能夠有效的鑒別偽信號。
圖4
圖5
3.選擇合適的檢波方式
現(xiàn)代頻譜儀采用數(shù)字信號處理技術，在混頻，濾波后對信號作數(shù)字化處理，如圖6，頻譜儀顯示的頻譜為離散測試點的組合，離散點測試取值的方式取決于不同的檢波方式。不同性質信號功率的測試結果與檢波器的選擇有關。
頻譜儀使用跡線將掃描的信號顯示在屏幕上。對于跡線上的每一點，頻譜儀總是捕獲一個特定時間間隔內的全部數(shù)據(jù)。然后，使用當前選中類型的檢波器對捕獲的數(shù)據(jù)進行處理（取峰值、平均值等），將處理后的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上（一個點）。
圖6
選擇什么樣的檢波方式將直接影響到最終的測量結果。不同廠家的頻譜儀的檢波方式可能名稱不完全相同，下面以RIGOL公司的DSA800為例進行介紹：
正峰值：對于跡線上的每一個點，正峰值檢波顯示對應時間間隔內的采樣數(shù)據(jù)中的最大值。適用于CW信號及信號搜索測試。
負峰值：對于跡線上的每一個點，負峰值檢波顯示對應時間間隔內的采樣數(shù)據(jù)中的最小值。適用于小信號測試。
抽樣檢波：對于跡線上的每一個點，抽樣檢波顯示對應時間間隔中心時間點對應的瞬態(tài)電平。適用于噪聲或類似噪聲信號測試。
標準檢波：標準檢波（也稱正態(tài)檢波或rosenfell檢波）依次選取采樣數(shù)據(jù)段中的最大值和最小值顯示，即對于跡線上每一個奇數(shù)號點，顯示采樣數(shù)據(jù)的最大值，對于跡線上每一個偶數(shù)號點，顯示采樣數(shù)據(jù)的最小值。使用標準檢波可直觀地觀察信號的幅度變化范圍。適用于正弦和噪聲成分的信號分析。
有效值平均：對于每一個數(shù)據(jù)點，檢波器對相應時間間隔內的采樣數(shù)據(jù)做均方根計算。有效值平均檢波可以抑制噪聲，觀察弱信號。
電壓平均：對于每一個數(shù)據(jù)點，檢波器對相應時間間隔內的采樣數(shù)據(jù)做算術平均。電壓平均處理后轉化為功率，適用于脈沖信號上升/下降時間測量。
準峰值（DSA800選件）：準峰值檢波是峰值檢波的一種加權形式。對于每一個數(shù)據(jù)點，檢波器在對應時間間隔內檢測峰值，使用帶有特定的充電、放電結構的電路和由CISPR Publication 16標準中規(guī)定的顯示時間常數(shù)做為權值對已檢測的峰值進行加權處理，顯示加權結果。特別適用于EMI測試。
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