淺談“射頻萬用表”頻譜分析儀

　　頻譜分析儀廣泛應(yīng)用于無線電技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，例如：電子對(duì)抗、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、散射通信、雷達(dá)、遙控遙測、偵察干擾、射電天文、衛(wèi)星導(dǎo)航、航空航天和頻譜監(jiān)測等領(lǐng)域。頻譜分析儀對(duì)各種類型的信號(hào)進(jìn)行測量和分析時(shí)，可測量信號(hào)的不同特性。例如：信號(hào)的傳輸和反射特性測量、諧波失真測量、三階交調(diào)測量、激勵(lì)響應(yīng)測試、載噪比測試、信道功率測量、相位噪聲測量、衛(wèi)星頻譜測量、互調(diào)測量和電磁干擾測量等等。所以說在電子測量領(lǐng)域中，把頻譜分析儀稱為頻域中的“射頻萬用表”一點(diǎn)也不過分。

　　使用頻譜分析儀應(yīng)注意的問題

　　頻譜分析儀的應(yīng)用十分廣泛，那么在實(shí)際使用頻譜分析儀應(yīng)注意什么問題呢？

　　a) 頻譜分析儀的校準(zhǔn)：頻譜分析儀一般都有固定幅度和頻率的校準(zhǔn)器，使用頻譜分析儀測量信號(hào)特別絕對(duì)信號(hào)電平測量時(shí)，需要對(duì)頻譜分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證信號(hào)測量精度；另外，通過校準(zhǔn)信號(hào)的測量，可以檢查頻譜分析儀是否有問題。

　　b) 射頻輸入信號(hào)電平小于頻譜分析儀允許的安全電平：在頻譜分析儀輸入端接入射頻信號(hào)之間，一定要對(duì)輸入信號(hào)電平進(jìn)行正確估算，避免頻譜分析儀射頻輸入大于頻譜分析儀允許的安全電平，否則將會(huì)燒毀頻譜分析儀輸入衰減器和混頻器。特別是在高功率信號(hào)測量中，要格外小心謹(jǐn)慎。例如用頻譜分析儀測量1W以上高功率放大器時(shí)，千萬記住在頻譜分析儀輸入端接衰減器，以使頻譜分析儀的射頻輸入信號(hào)小于頻譜分析儀允許的安全電平。

　　c) 確定頻譜分析儀是否允許直流信號(hào)輸入：目前，大多數(shù)頻譜分析儀不允許直流信號(hào)輸入，因此千萬注意測量信號(hào)是否包含直接成分。特別是在某些系統(tǒng)中，射頻信號(hào)和直流信號(hào)用同一根電纜傳輸，此時(shí)要特別小心，信號(hào)接入頻譜分析儀射頻輸入端口之前，一定在頻譜分析儀輸入端接隔直流器，以免損壞儀器。例如在很多衛(wèi)星通信系統(tǒng)，低噪聲放大器的直流加電線和射頻信號(hào)傳輸采用同一根電纜，測量這樣射頻信號(hào)時(shí)，

　　特別注意別忘了在頻譜分析儀射頻輸入接隔直流器，保護(hù)頻譜分析儀的射頻輸入電路。

　　d) 低電平信號(hào)測量：眾所周之，頻譜分析儀的靈敏度是指在特定帶寬下，頻譜分析儀測量小信號(hào)的能力。因此，在測量低電平信號(hào)時(shí)，特別是測量信號(hào)接近頻譜分析儀本底噪聲時(shí)，應(yīng)減小頻譜分析儀的射頻衰減和分辨帶寬，提高頻譜分析儀的靈敏度，提高低電平信號(hào)的測量精度。另外減少視頻帶寬和采用視頻平均技術(shù)，雖然不影響頻譜分析儀的靈敏度，但可以改善小信號(hào)測量精度。

　　e) 合理設(shè)置頻譜分析儀參數(shù)：在測試射頻信號(hào)時(shí)，合理設(shè)置頻譜分析儀的分辨帶寬、掃頻帶寬、視頻帶寬和掃描時(shí)間等，確保頻譜分析儀CRT不出現(xiàn)測量不準(zhǔn)的信號(hào)提示。當(dāng)頻譜分析儀CRT出現(xiàn)測量不準(zhǔn)信息，此時(shí)測量無法保證測量精度。

　　現(xiàn)代頻譜分析儀的發(fā)展趨勢

　　隨著信號(hào)處理技術(shù)、DSP技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，促進(jìn)了頻譜分析儀的快速發(fā)展。目前頻譜分析儀都實(shí)現(xiàn)了高分辨率、大的動(dòng)態(tài)范圍、高靈敏度、CRT數(shù)字顯示、乃至數(shù)字儲(chǔ)存和高可靠性的方向發(fā)展。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(DSP)在頻譜分析儀中使用，成為現(xiàn)代頻譜分析儀的發(fā)展趨勢。國外頻譜分析儀技術(shù)發(fā)展迅速，如美國的Agilent公司、Tektronix公司、德國R&S公司和日本的ANRITSU公司等都不斷地推出高性能的頻譜分析儀，并且以頻譜分析儀為基礎(chǔ)，不斷擴(kuò)展其功能。未來的頻譜分析儀的發(fā)展方向是：

　　a) 向更寬頻帶、高靈敏度、高分辨率和大動(dòng)態(tài)范圍方向發(fā)展

　　現(xiàn)代頻譜分析儀的頻率范圍更寬，靈敏度更高，分辨率高、動(dòng)態(tài)范圍大，測量精度高，測量速度更快，更易于實(shí)現(xiàn)測量過程的自動(dòng)化，易于實(shí)現(xiàn)儀器的小型化。如具有代表性的產(chǎn)品是美國Agilent公司的8565EC頻譜分析儀，其頻率范圍為9KHz～50GHz，分辨率帶寬1Hz～2MHz，最佳靈敏度可達(dá)-147dBm，噪聲邊帶為-113dBc/Hz（10KHz頻偏），同時(shí)肩有向更高頻率擴(kuò)展、相位噪聲和數(shù)字無線電測試功能，使用非常靈活方便。

　　b) 向?qū)拵Ц咚賹?shí)時(shí)方向發(fā)展

　　實(shí)時(shí)頻譜分析可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)測試，可以在時(shí)域、頻域、調(diào)制域和碼域等多域內(nèi)，同時(shí)對(duì)信號(hào)的指標(biāo)進(jìn)行全景式的觀察、監(jiān)測和分析，專用的信號(hào)分析軟件能夠復(fù)雜的測量任務(wù)，是現(xiàn)代通信分析儀的發(fā)展趨勢。

　　實(shí)時(shí)頻譜分析儀可以在一臺(tái)儀表中同時(shí)獲得寬帶矢量信號(hào)分析儀和頻譜分析儀的功能，并具備獨(dú)有的觸發(fā)-捕獲-分析能力。典型的代表產(chǎn)品是美國Tektronix公司的3086實(shí)時(shí)頻譜分析儀，可以一次采集整塊頻譜、連續(xù)分析全幀信號(hào)，同時(shí)具有多種靈活的觸發(fā)方式，對(duì)猝發(fā)信號(hào)、瞬變信號(hào)和時(shí)控信號(hào)的分析測量非常方便。