频谱分析基础.pdf非常好的频谱分析入门资料，目前不太好找；手头正好有，就分享一哈目录第1章-引论

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详细说明：非常好的频谱分析入门资料，目前不太好找；手头正好有，就分享一哈目录第1章-引论… 频域对时域什么是频谱? 为什么要测量频谱? 5668 信号分析仪种类第2章-频谱分析仪原理射频衰减器 10 低通滤波器或预选器分析仪调谐中频增益信号分辨剩余调频相位噪声扫描时间 01235680 包络检波器显示检波器类型采样检波峰值(正)检波 24 负峰值检波 24 正常检波 24 平均检波 27 EM检波器:平均值和准峰值检波平滑处理 28 时间选通第3章-数字中频概述数字滤波器全数字中频 37 专用数字信号处理其他视频处理功能频率计数全数字中频的更多优势第4章-嘔度和频率精度相对不确定度 42 绝对幅度精度 42 改善总体不确定度技术指标、典型性能和标称值数字中频体系结构和不确定度幅度不确定度示例频率精度目录续第5章-灵敏度和噪声灵敏度本底噪声扩展噪声系数前置放大器噪声作为信号用于噪声测量的前置放大器第6章-动态范围动态范围与内部失真衰减器测试噪声动态范围与测量不确定度增益压缩显示范围与测量范围邻道功率测量第7章-扩展频率范围 62 内部谐波混频预选幅度校准相位噪声改善的动态范围预选+和外部谐波混频信号识别第8章-现代信号分析仪 76 特殊应用测量相位信息需求 77 数字调制分析实时频谱分析第9章-控制和数据传输保存和打印数据数据传输和远程仪器控制固化软件更新校准、故障解决、诊断和修复总结 82 名词解释 5 Keysignt|频谱分析基础一应用指南第1章引论本应用指南介绍了扫描调谐超外差式频谱然而,傅立叶理论告诉我们,时域中的况),傅立叶理论指出,所包含的正弦波的分析仪的基本原理和频谱分析仪的基础知任何电信号都可以由一个或多个具有适当频域间隔是1/,其中T是信号的周期2。识并探讨了频谱分析仪功能的新进展。频率、幅度和相位的正弦波叠加而成。换句话说,任何时域信号都可以变换成相应某些测量场合要求我们考察信号的全部信从最基础的角度考虑,我们可以把频谱分的频域信号,通过频域测量可以得到信号息一频率,幅度和相位,然而,即便不析仪理解为一种频率选择性、峰值检测的在某个特定频率上的能量值。通过适当的知道各正弦分量间的相位关系,我们也同电压表,它经过校准之后显示正弦波的有滤波,我们能将图1-1中的波形分解成若样能实施许多的信号测量,这种分析信号效值。应当强调的是,尽管我们常用频谱千个独立的正弦波或频谱分量,然后就可的方法称为信号的频谱分析。频谱分析更分析仪米直接显示功率,但它毕竟不是功以对它们进行单独分析。每个正弦波都用容易理解,而且非常实用,因此本书首先率计。当然,只要知道了正弦波的某个值幅度和相位加以表征。如果我们要分析在第2章介绍了如何使用频谱分析仪进行例如峰值或平均值)和测量这个值时所用的信号是周期信号(正如本书所研究的情信号的频谱分析的电阻值,就能够校准电压表用来指示功率。数字技术的出现赋予了现代频谱分析仪更多的功能。本指南在介绍了频谱分析仪基本原理的司时也阐述了使用数字技[旧 Control Setup Measure Analye Utilities H 术和数字信号处理技术赋予这类仪器的 20.06S/svs:15 E 新功能。 0段P 频域对时域在详细介绍频谱分析仪之前,读者也许会问:"什么是频谱?为何要对它进行分析? 我们已经习惯于用时间作为参照,来记录某时刻发生的事件。这种方法当然也适用于电信号。于是可以用示波器来观察某个电信号(或通过适当传感器能转换成电压的其他信号)的瞬时值随时间的变化,也就是在时域中用示波器观察信号的波形。 1o2 ⑤图田p:型可图1-1.复合时域信号 1. ean Baptiste Joseph Fourier,1768-1830。法国数学家、物理学家。他提出任何周期信号都可以看做是一系列正弦波和余弦波的叠加。 2.若时间信号只出现一次则T为无穷大,在频域中用一系列连续的正弦波表示。 6 Keysignt频谱分析基础一应用指南为了正确地从时域变换到频域,理论上必什么是频谱? 为什么要测量频谱? 须涉及信号在整个时间范围、即在正负那么,在上述讨论中什么是频谱呢?正确频域测量同样也有它的长处。如我们己经无穷大的范围内的各时刻的值,不过在实的回答是:频谱是一组正弦波,经适当组在图1-1和1-2看到的,频域测量更适于际测量时我们通常只取一段有限的时间长合后,形成被考察的时域信号。图1-1显确定信号的谐波分量。在无线通信领域, 度。按照傅立叶变换理论,信号同样也可示了一个复合信号的波形。假定我们希望们非常关心带外辐射和杂散辐射。例如以从频域变换到时域,当然,这涉及理论看到的是正弦波,但显然图示信号并不是在蜂窝通信系统中,必须检查载波信号的上在正负无穷大的频率范围内对信号的所纯粹的正弦形,而仅靠观察又很难确定其谐波成分,以防止对其他有着相同工作频有频谱分量值作出估计。实际上,在有限中的原因。图1-2同时在时域和频域显示率与谐波的通信系统产生千扰。工程师和带宽内进行的测量获取了信号的大部分能了这个复合信号。频域图形描绘了频谱中技术人员对调制到载波上的信息的失真也量,其结果是令人满意的。在对频域数据每个正弦波的幅度骓频率的变化情况。如非常关心。进行傅立叶变换时,各个频谱分量的相位图所示,在这种情况下,信号频谱正好由也成为至关重要的参数。例如,在把方波两个正弦波组成。现在我们便知道了为何三阶交调(复合信号的两个不同频谱分量变换到频域时如果不保存相位信息,再变原始信号不是纯正弦波,因为它还包含第互相调制)产生的干扰相当严重,因为其换回来的波形可能就是锯齿波了。二个正弦分量,在这种情况下是二次谐失真分量可能直接落入分析带宽之内而无波。既然如此,时域测量是否过时了呢?法滤除答案是否定的。时域测量能够更好的适用于某些测量场合,而且有些测量也只能在频谱监测是频域测量的又一重要领域。政时域中进行。例如纯时域测量中所包括的府管理机构对各种各样的无线业务分配不同的频段,例如广播电视、无线通信、移脉冲上升和下降时间、过冲和振铃等。动通信、警务和应急通信等其他业务。保证不同业务工作在其被分配的信道带宽内是至关重要的,通常要求发射机和其他辐射设备应工作于紧邻的频段。在这些通信系统中,针对功率放大器和其他模块的项重要测量是检测溢出到邻近信道的信号能量以及由上所引起的干扰。电磁干扰(EM)是用来研究来自不同发射设备的有意或无意的无用辐射。在此我们关心的问题是,无论是辐射还是传导(通过电力线或其他互导连线产生),其引起的干扰都可能影响其他系统的正常运行。时域测量频域测量根据由政府机构或行业标准组织制定的有关条例,几乎任何从事电气或电子产品设图1-2.信号的时域和频域关系计制造的人员都必须对辐射电平与频率的关系进行测试。 7 Keysignt频谱分析基础一应用指南 Start Fieg 15C.C00000 NHz Ag Type: LoP Pur CH Frea 935.200000 MHz CHFreC 50 420 000 MHRIAFFCNE 1 Radio Band P:G5M vg研2 FCsinLow G Ain rian 10 aBdv Ref D.0Cd民m Span 3.6 MH es BW 30 kHz Medulation oset Fres ”⊥mt △smRe 9353401H2 14c400k-24248m 432dB 164cB Start 150.0 MH2 tes Bw3.0 MH2 VBW 3.0 MTH sweep 1. 0n ms (1001 sts 图1-3.发射机的谐波失真测试图1-4.GSM无线信号和频谱辐射模板显示出无用辐射的极限值 Select Signal 12 图圈篇m口 Select signa LOd Bidi Ret 4. 21 dBm Ref 106.09 uBuv/n signal LIstP Scan Table trt30M卜2 Stop 1 GHz 5189 VBW 1.2 MH2 Fowell Time 10 ms(30 kHa Detectorg MEssy啦 Mote Center 0009q h7 Sin 15.00 MHz B8681dBaW'n 50 831 dWv Res Di 150 kz VDW 150 Rlz Gwep 2.500 ms 41001 pts 图1-5.射频功率放大器的双音测试图1-6.EM测试中对照CSPR限制值的信号辐射测量结果 8 Keysignt频谱分析基础一应用指南我们经常需要对噪声进行测量。任何有源技术的发展还促进了电路的小型化。因电路或器件都会产生额外噪声。通过除了此,工程师可以用坚固耐用的便携式频谱更多信息噪声系数和信噪比(SNR能够描述器件的分析仪(例如K的 sight FieldF更容易地如欲了解关于矢量测量的更多信息, 性能及其对总体系统性能的影响。执行户外测量任务,例如发射机或天线场请参见《矢量信号分析基础》应用地的勘测。在需要短暂停留以进行快速测图1-3至1-列举了使用X系列信号分析量的场合,预热时间为零的分析仪可以使指南,5989-1121EN。关于调谐至仪实施这类测量应用的几个例子。 CHz的FFT分析仪的信息,请参见工程师尽快投入工作。通过应用先进的校 Keylight35670A网页准技术,这些手持式分析仪实施现场测量信号分析仪种类 www.keysight.com/find/35670a 的精度与实验室级台式频谱分析仪相差不最初的扫描调谐超外差分析仪只能测量幅超过十分之一d3。度。不过,随着技术的不断发展和通信系统的日益复杂,相位在测量中的地位越来在本应用指南中,我们重点讨论扫描幅度越重要。频谱分析仪现在虽然仍冠以信号测量,对与相位有关的测量只做简略介分析仪的名称,但实际上已经发展成独立绍一参见第8章。的一类仪器。通过对信号进行数字化,在经过一级或多级频率转换后,信号中的相注:随着计算机成为惠普公司的主要业位和幅度信息可以得到保留和显示出来务,惠普于上世纪九十年代后期创建了独因此当前的信号分析仪(例如K59hx立运营的是德科技公司,并将测试与测量系列)综合了模拟、矢量和FFT(快速傅攻业务划入是德科技。因此,许多老式频谱叶变换)分析仪的特点。为了进一步改进分析仪冠以惠普品牌,但却是由是德科技功能, Keysight X系列信号分析仪还融合提供支持。了计算机,并配有可拆卸磁盘驱动器,即本应用指南将帮助您深入了解自己所拥有使分析仪转移到不安全的场合使用,其敏感数据也能保留在安全区域内。的频谱分析仪或信号分析仪,使您可以最充分地发挥这种多功能仪器的最大效能。 9 Keysignt频谱分析基础一应用指南第2章频谱分析仪原理本章将重点介绍频谱分析仪工作的基本原了包含两个原始信号之外,还包含它们的既然频谱分析仪的输出是屏幕上的Ⅹ-Y轨理。虽然今夭的技术使得现代数字实现替代谐波以及原始信号与其谐波的和信号与差迹,那么让我们来看看从中能获得什么信许多模拟电路成为可能:但是从经典的频谱信号。若仼何一个混频信号落在中频(F)息。显示被欥射在由10个水平网格和10 分析仪结构开始了解仍然非常有好处滤波器的通怙內,它都会被进一步处理个垂直网格组成的标度盘上。横轴表示频 (被放大可能还有按对数压缩)。重要的处率,其标度值从左到右线性增加。频率在后面几章中,我们将探讨数字电路赋予理过程有包络检波、数字化以及显示。斜设置通常分为两步:先通过中心频率控制频谱仪的功能及优势。第3章会讨论现代波发生器在屏幕上产生从左到右的水平移将频率调节到标度盘的中心线上,然后频谱仪中所使用的数字架构。动,同时它还对本振进行调谐,使本振频通过频率扫宽控制再调节横跨10个网格率的变化与斜波电压成正比。的频率范围(扫宽)。这两个控制是相互独图2-1是一个超外差频谱分析仪的简化框立的,所以改变中心频率时,扫宽并不改图。"外差"是指混频,即对频率进行转如果您熟悉接收普通调幅(AM)广播信号变。还有,我们可以采用设置起始频率和换,而"超则是指超音频频率或高于音频的超外差调幅收音机,您一定会发现它的终止频率的方式来代替设置中心频率和扫的频率范围。从图中我们看到,输入信号结构与图2-1所示框图极为相似。差别在宽的方式。不管是哪种情况,我们都能确先经过一个哀减器,再经低通滤波器(稍于频谱分祈仪的输出是屏幕而不是扬声定任意被显示信号的绝对频率和任何两个后会看到为何在此处放置滬波器到达混器,且其本振调诸是电子调谐而不是靠前信号之间的相对频率差。频器,然后与来自本振L0)的信号相混面板旋钮调谐。频。由于混频器是非线性器件,其输出除射频输入中频对数包终衰减器混频器中频增益滤波器放大器检波器输入信号预选器或视频低通滤波詈本地滤波器振荡器基准振荡器扫描发生器显示屏图2-1.典型超外差频谱分析仪的结构框图 10 Keysigh频谱分析基础一应用指南纵轴标度按幅度大小划分。可以选用以中隔直电容是用来防止分析仪因直流信号低通滤波器或预选器电压定标的线性标度或以分贝(dB)定标或信号的直流偏置而被损坏,不过它会对低通滤波器的作用是阻止高频信号到达混的对数标度。对数标度比线性标度更经低频信号产生衰减,并使一些频谱仪的最频器。从而可以防止带外信号与本振相混常使用,因为它能反映出更大的数值低可用起始频率增加至9kHz、100kHz或频,在中频上产生多余的频率响应。徵波范围。对数标度能同时显示幅度相差10MHzs 频谱分析仪用预选器代替了低通浪波器, 70~100dB(电压比为3200~100000或功率比为1000-100000.的信在有些分析仪中,可以像图2-3那样连接预选器是一种可调滤波器,能够滤掉我们号,而线性标度则只能用于幅度差不大于个幅度基准信号,它提供了一个有精确所关心的频率以外的其他频率上的信号。 20-30B(电压比10~32的信号。在这两频率和幅度的信号,用于分析仪周期性的在第7章里,我们将详细介绍对输入信号种情况下,我们都会运用校准技术给出自我校准上。进行过滤的目的和方法。标度盘上最高一行的电平即基准电平的绝对值,并根据每个小格所对应的比例来确 Keysicht spectrum Analyzer. Swept SA 定标度盘上其他位置的值。这样,我们既mer1000 GHz Podose op Trig: Free Run Ag Type: Leg-Pwm TYPE 能测量信号的绝对值,也能测量任意两个信号的相对幅度差。 Mkr11.000000246GHz 10 dE/diY Ref- 33. 27 d Bm 43.35dBm 屏幕上会注释出频率和幅度的标度值。图 2-2是一个典型的频谱分析仪的显示。现在让我们将注意力再回到图2-1中所显示的频谱分析仪元器件。射频衰减器分析仪的第一部分是射频输入衰减器。它的作用是保证信号在输入混频器时处在合适的电平上,从而防止发生过载、增益压缩和失真。由于衰减器是频谱仪的一种保护电路,所以它通常是基于基准电平值ct10000 span 25.00 kHz es Bw VEW 240 Hz Sweep 523 ms (1001 pts) 而自动设置,不过也能以10dB、5dB、國 ALignment Complet STATUS 20B甚全1CB的步进来手动选择衰减值。图21参数已设定的典型频谐分析仪显示图图2-3所示是一个以2dB为步进量、最大哀减值为7CdB的哀减器电路的例子。其 0 to 70 dB, 2 dB steps RF ing Amplitude reference signal 图2-3.射频输人哀减器电路 1.参见第4章幅度和频率精度

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