如何選購分析儀

目前，市場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量能力;有些被稱為頻譜分析儀，有些則被稱為信號分析儀。這些分析儀都是用來測量和顯示信號頻率與幅度之間的關(guān)系的。如何在眾多型號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上各種分析儀時所遇到的疑問，并幫助您做出正確的選購決定。

　　性價比分析

　　分析儀的價格部分取決于它的成本。如果設(shè)計分析儀時采用低成本的組件，那么它的價格可能是比較誘人的。但是，通常情況下它的性能就會十分有限。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行解調(diào)工作，那么頻譜分析儀的運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)，而采用信號處理測量技術(shù)實現(xiàn)了類似的(多數(shù)情況下更好的)測量功能。帶有頻譜分析功能的吉時利2810型矢量信號分析儀就是這類新型產(chǎn)品中極好的一個例子。

　　● 測量速度：當(dāng)購買分析儀時，您可能會問測量數(shù)據(jù)是如何處理的，有的儀器為了快速產(chǎn)生測量結(jié)果而采用了多個處理器，有的分析儀則采用FPGA或ASIC來進行測量，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)制信號時速度將慢得讓人無法忍受。吉時利的2810采用了基于DSP IQ測量引擎的獨特高速架構(gòu)，為業(yè)界提供了高性能的測量產(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到50GHz。如果只是對無線通信產(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)進行測試，那么最高頻率低于3GHz的分析儀通常是最劃算的。

　　載波(CW)測量

　　讓我們看一看圖1中一種簡化的頻譜分布情況。圖中有兩個信號：一個是載波，另一個是較小的干擾信號。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)為信號的邊帶特性)體現(xiàn)的是信號的穩(wěn)定或純凈程度。通常，產(chǎn)品的局部振蕩器會對信號的相位噪聲產(chǎn)生影響。例如：在圖1的左邊能觀察到一個干擾信號，即寄生信號。該信號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鐘。

　　圖1 基本的信號特征

　　幅值測量

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

　　噪聲測量與低電平信號

　　在測量噪聲和/或低電平信號時，必須確保分析儀有前置放大器，而且還要考慮分析儀的測量架構(gòu)。通常，分析低電平信號意味著要設(shè)定一個非常窄的信號范圍。當(dāng)在比較窄的范圍內(nèi)對多種分析儀的速度進行比較時，就會發(fā)現(xiàn)掃描式分析儀的速度是相當(dāng)慢的，而采用了數(shù)字信號處理器的分析儀就不會出現(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，吉時利的2810能夠指定濾波器的噪聲帶寬，從而非常適合進行這種類型的測量。

　　交調(diào)測量

　　這種類型的測量主要測量的是特定的信號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是兩個載波信號或雙音信號。這個雙音信號導(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左右兩邊的兩個失真產(chǎn)物。由于分析儀也是一個信號接收器，在其信號通路中包含有源器件，因此分析儀也可能會產(chǎn)生這種類型的失真，從而導(dǎo)致測量失效。驗證信號完整性的一種簡便方法是增加分析儀的衰減設(shè)置。如果在增加衰減時，信號幅值會減少，那么這個結(jié)果是由分析儀產(chǎn)生的;如果改變衰減值對信號幅值沒有影響，那么測量就是有效的。當(dāng)增加衰減值的時候，本底噪聲電平也會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掩蓋了交調(diào)結(jié)果。

　　圖2 雙音信號(非線性放大器失真)

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