頻譜分析儀實際操作基礎(chǔ).ppt

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頻譜分析儀和信號發(fā)生器實際操作基礎(chǔ),主要內(nèi)容:,一、信號分析技術(shù)簡介 二、頻譜分析儀的基本原理； 三、頻譜分析儀性能指標； 四、儀器操作注意事項； 五、儀器規(guī)范性操作步驟；,一、信號分析儀技術(shù)簡介,,,,,,,,,,,,,,,二、頻譜分析儀的基本原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,三、頻譜分析儀性能指標,,,,,,,,,,,,,,,,,實際的CW信號會包含其它頻率成份，這些寄生頻率成份在頻域上分為離散和連續(xù)分布特性,2、 CW信號的頻域指標,,3、頻譜儀的主要參數(shù)及特性：,頻率顯示范圍 中心頻率和頻率跨度 起始頻率和終止頻率 電平顯示范圍 REF LEL和輸入ATT 頻率分辨率 分辨帶寬RBW、VBW 掃描時間SWP 檢波方式：最大值檢波、最小值檢波、自動峰值檢波、取樣檢波、均方根檢波、平均值檢波、準峰值檢波,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,1）屏幕橫軸----- 頻率顯示范圍,中心頻率Center和頻率跨度SPAN 起始頻率和終止頻率,,,,,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,2）屏幕縱軸----- 信號幅度Amplitude(電平顯示范圍設(shè)置),2.1 參考電平Ref level、Atten、scale/div含義,,,,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,2.2 參考電平Ref level與Atten特性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,中頻放大,輸入衰減器,一、輸入衰減器作用：（第一級處理，輸入Attenuator） 1、保證頻譜儀在寬頻范圍內(nèi)保持良好匹配特性； 2、保護內(nèi)部混頻及中頻處理電路，防止損壞； 3、防止產(chǎn)生過大非線性失真； 二、內(nèi)部輸入衰減器與中頻放大器保持聯(lián)動關(guān)系。中頻放大器 自動補償衰減作用，輸入信號測量不會受衰減器設(shè)置影響； 三、當設(shè)置ATT改變?yōu)锳uto時，改變參考電平時，ATT會隨之改變。,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,2.3、參考電平偏移特性,,,,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,,,2.3、參考電平偏移特性,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,,,,,3）、分辨力帶寬RBW,1、頻譜儀依靠中頻濾波器來分辨不同頻率信號，許多關(guān)鍵指標（測量分辨率、 測量靈敏度、測量速度、測量精度）都和中頻濾波器的帶寬和形狀有關(guān)。 2、RBW為能分辨兩個相鄰等幅信號的能力。RBW越小，其頻率分辨率越高。,3.1、RBW理解,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,3.2、RBW屏幕顯示、設(shè)置,RBW自動設(shè)置狀態(tài)下，與儀表掃寬SPAN聯(lián)動變化,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,,,,3.3、分辨力帶寬RBW定義,.,,,,,,,,,3 dB,,,,,,,10 kHz,10 kHz RBW,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,,3.6）、不同分辨帶寬的濾波器對測試結(jié)果的影響,,紅色蹤跡： RBW=30 kHz,藍色蹤跡： RBW= 3 kHz,紅色蹤跡： RBW=30 kHz,藍色蹤跡： RBW= 3 kHz,,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,對等幅信號,對不等幅信號,4）、視頻帶寬VBW-----視頻濾波器,4.1 VBW理解,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,視頻濾波器,,,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,4.2 VBW設(shè)置,對顯示噪聲有平滑作用，自動設(shè)置狀態(tài)下與RBW聯(lián)動變化,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,,5）、掃描時間Sweep Time,5.1. 定義: 測試過程中，完成一次從起始頻率到終止頻率掃描所用的時間,5.2. 特性:,K--比例系數(shù) SPAN—測試頻率帶寬 RBW—分辨率帶寬 掃描時間在自動狀態(tài)下，與頻譜儀SPAN、RBW、VBW設(shè)置有關(guān),,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,5.3 掃描時間設(shè)置對頻率和電平測量誤差的影響,測試結(jié)果失準!,藍色蹤跡： 電平和頻率產(chǎn)生誤差,,,RBW減小，頻譜儀測試分辨率提高，但測試速度下降。任何測試的設(shè)置都是在這兩者間折衷,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,6）、Marke讀數(shù),6.1、特性及應(yīng)用 絕對值、相對值、峰值搜索、3dB帶寬、ACPR、波動等測試,,,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,6.2、峰值搜索Peak Search,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,8）、非線性失真、雜散,,8.1 最有影響的失真為二階和三階失真,1、任何非線性器件都會產(chǎn)生非線性失真，不管它是由頻譜儀（混頻器、前置放大器等）產(chǎn)生失真還是由被測器件產(chǎn)生的失真，都會在頻譜儀測試結(jié)果上； 2、利用頻譜儀來測試各種信號，希望儀表內(nèi)部產(chǎn)生的各種失真越小越好。,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,9）、屏幕顯示,儀表屏幕顯示： 被測信號+儀器內(nèi)部（失真+噪聲） 失真包括：被測信號失真+內(nèi)部噪聲+內(nèi)部失真 衰減器設(shè)置； ATT大，內(nèi)部失真小，噪聲高 ATT小，內(nèi)部失真大，噪聲低,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,10）、噪聲,10.1、降低噪聲---提高靈敏度,,,減小RBW 減小ATT 減小VBW（Video BW .01 Res BW） 增加前置放大器,噪聲來源：外部、內(nèi)部混頻器、各級放大器，大部分來源于中頻放大器的第一級,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,11）、本振相位噪聲—在頻域上表現(xiàn)為信號頻譜噪聲邊帶,,相位噪聲本質(zhì)反映信號頻率的短期穩(wěn)定度， 對其描述定義如：-113dBc/Hz＠10KHz offset,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,12）、跟蹤源TG,頻譜分析儀基礎(chǔ)—頻譜儀主要參數(shù)及特性認識,4、實際應(yīng)用,4.1 頻譜儀使用 1)、儀表測試參數(shù)設(shè)置 中心頻點、Span、參考電平、ATT、RBW、VBW等 2)、儀表測試結(jié)果（測量讀數(shù)） Marker測量 Measure測量功能 3)、輸出（儀表測試結(jié)果存取/打印操作） Save/Recall Print Hardcopy,4.2 信號發(fā)生器使用,頻率方面 頻率、頻率改變步進 幅度方面 幅度、頻率改變步進 調(diào)制信號輸出 FM、PM、AM Mode,四、儀器操作注意事項,1、儀器操作注意事項,儀器設(shè)備是公司進行生產(chǎn)經(jīng)營的主要工具,它的精度直接影響著公司的產(chǎn)品質(zhì)量。公司的儀器設(shè)備大多精貴，且使用率較高，若損壞一臺精貴儀器，公司不僅要承擔(dān)昂貴的維修費，而且也影響著公司生產(chǎn)的有序進行，其間接經(jīng)濟損失無法估計。,頻譜分析儀基礎(chǔ)—儀器規(guī)范性操作及注意事項,為了保證儀器設(shè)備的精度和防止儀器設(shè)備人為損壞，我們在使用儀器設(shè)備時，要注意以下一些使用與維護注意事項：,1）、初次使用某儀器設(shè)備之前，必須由相關(guān)人員進行培訓(xùn)、指導(dǎo)，以了解其主要功能、操作規(guī)范及使用注意事項。,頻譜分析儀基礎(chǔ)—儀器規(guī)范性操作及操作注意事項,2）、靜電防護,,頻譜分析儀基礎(chǔ)—儀器規(guī)范性操作及注意事項,電子儀器（尤其是微波儀器設(shè)備）對靜電非常敏感，應(yīng)采取嚴格的靜電防護措施（特別是對于儀器的輸入輸出端口）。（公司以前有多臺儀器因靜電而損壞，超過100V靜電可能會損壞儀器靈敏度性能）。儀器操作一般要求：防靜電工作臺、座椅、穿防靜電服、佩戴防靜電手腕（在生產(chǎn)現(xiàn)場現(xiàn)已達到）。,如果某一設(shè)備（儀器）未接地或地線接觸不良，會造成設(shè)備端口帶電，這對于功率探頭、信號源輸出口、頻譜儀輸入輸出端口及HPIB、GBIP端口是致命的，可在該端口與其它設(shè)備相連的瞬間放電損壞內(nèi)部電路（輸入衰減器ATT、混頻器、放大器、或輸入電路等），造成較大的經(jīng)濟損失。CRT顯示的儀器后面都有專門的接地端,有的儀器則沒有。儀器的接地保證,國外都是通過三芯電源插頭\插座的接地端與地相連.但目前實際使用的電源插座質(zhì)量不合格或接觸不良,沒法保證接地,所以要求所有儀器設(shè)備都必須另接地線（并聯(lián)接地），與地網(wǎng)相連。特別是有時根據(jù)需要，儀器需在各崗位之間調(diào)用，必要注意別忘接地線。,頻譜分析儀基礎(chǔ)—儀器規(guī)范性操作及注意事項,3）．所有儀器必須接地良好：,4）有些儀器內(nèi)部采用直流耦合（主要是頻譜儀），禁止疊加有直流成分的信號輸入，在各儀器上都有最大允許直流的標識，否則易造成內(nèi)部電路損壞。在使用直流電源的同時，注意不要有意或無意的將電壓引線搭接到測試臺上（特別是多路輸出電源不暫不用的引線或探測引入放大管的直流工作電壓）。,5）、禁止輸入超過儀器允許范圍的信號（頻譜儀、功率計的輸入口輸入功率不得超過其允許的范圍）。特別是測試放大類模塊或設(shè)備時，必須在儀器輸入口串接合適的衰減器（盡量大些），串接衰減器大小要考慮到可能產(chǎn)生的自激情況。。因此注意以下幾點： 1）計算產(chǎn)品在多大輸入信號時起控； 2）注意加信號從小信號加起； 3）先開機穩(wěn)定后再加信號，免沖擊和自激，先接輸入口電纜等； 4）測大信號需接二個衰減器(20dB+30dB)時，注意按功率大小時接的順序。 5）功率與電平估算。由0dBm 1mw,1dBm 1.25mw,2dBm 1.62mw. 3dBm 2mw可估算所有電平與功率的對應(yīng)值。,頻譜分析儀基礎(chǔ)—儀器規(guī)范性操作及注意事項,,,,,6）、頻譜儀TG、信號源輸出口、功率探頭等反向保護能力差,（10~15dBm,電壓0V或10V）。公司大多模塊與整機都是雙工（上下行收發(fā)使用不同的頻率，收發(fā)同時進行），所以在測試雙工類放大器模塊或設(shè)備時，為了防止反饋信號對儀器的損壞，必須在信號源、頻譜儀跟蹤源（TG）等輸出口串接相應(yīng)頻段的隔離器或合適的衰減器，且要定期對隔離器的好壞進行檢查，保證隔離器的反向隔離度≥20dB，負載功率不小于60W。 1）隔離器工作原理、參數(shù)指標； 2）隔離器只能隔離高頻，不能隔直流； 3）好壞檢查方法。,頻譜分析儀基礎(chǔ)—儀器規(guī)范性操作及注意事項,頻譜儀保護措施圖形,頻譜分析儀基礎(chǔ)—儀器規(guī)范性操作及注意事項,7）、對儀器端口的保護。,在儀器的輸入輸出端口擰接電纜、轉(zhuǎn)接頭、隔離器或衰減器時，要注意對端口的保護，以免造成接頭松動或接觸不良，影響測量精度。網(wǎng)絡(luò)分析儀更應(yīng)注意接頭維護。,頻譜分析儀基礎(chǔ)—儀器規(guī)范性操作及注意事項,8）、不可帶電插拔電源及搬動儀器、帶電插拔HPIB、GPIB電纜,接打印機、鼠標鍵盤等，要在開機前進接上，若需打印可先用軟盤保存，再在電腦上打印。,頻譜分析儀基礎(chǔ)—儀器規(guī)范性操作及注意事項,9）、儀器的左右，特別是后部要與其它物體要保存持一定的距離來散熱10cm。,直流電源及其它帶電和磁性的物體不要靠近頻譜儀。,頻譜分析儀基礎(chǔ)—儀器規(guī)范性操作及注意事項,10）、公司有些儀器在待機狀態(tài)時（Standby）如E4432B信號源、FSP頻譜儀、頻率計,內(nèi)部部分電路并未斷電，長時間不用或下班時，必須拔電源線或給電源插座斷電關(guān)機。在現(xiàn)場，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有未關(guān)的現(xiàn)象。,頻譜分析儀基礎(chǔ)—儀器規(guī)范性操作及注意事項,11）、為了保證測試準確度，儀器在使用或校準前，必須預(yù)熱半小時以上,并在使用前對儀器狀態(tài)進行檢查并記錄，以便及時發(fā)現(xiàn)問題和提供可追溯性。在頻譜儀使用過程中，合理設(shè)置參數(shù)。,頻譜分析儀基礎(chǔ)—儀器規(guī)范性操作及注意事項,12）、所有儀器設(shè)備應(yīng)工作于適宜的溫濕度環(huán)境下(溫度：0~+50℃、濕度：小于85%)，并要避免陽光直射，且遠離震源、水源和腐蝕性氣體等。 另外，有些儀器設(shè)備有其特殊的維護及使用要求，我們在使用之前都應(yīng)進行了解，并在操作過程中加以注意，只有這樣才能做到防患于未然。,五、儀器規(guī)范性操作步驟,1 使用儀器前要求： 1、儀器接地是否良好情況檢查； 2、穿防靜電服，佩帶防靜電手腕； 3、若打印則在儀器加電前接上打印機.,2 、 使用前儀器狀態(tài)的檢查,1、頻譜儀輸入口、跟蹤源輸出口（全頻帶）檢查； 2、信號源輸出檢查 檢查方法：用信號源輸出或頻譜儀的TG輸出接入頻譜儀輸入口，檢查其是否正常）； 檢查項目：頻譜儀輸入ATT、電平、頻率測量準確度；信號源ATT、輸出信號電平、頻率；跟蹤源ATT、平坦度,1、工作頻段：選擇合適隔離器； 2、最大輸出功率：選擇合適衰減器（一般要求頻譜儀輸入口功率小于0dBm，特殊可雜散指標綜合考慮） 3、根據(jù)ALC功率與增益：確定產(chǎn)品在多大輸入信號時起控； 4、其它測試指標：測試條件,3 看待測產(chǎn)品指標：,4、 隔離器檢查：,1、工作頻率 2、反向隔離度檢查： 1）將隔離器反方向接于頻譜儀輸入口； 2）設(shè)置頻譜儀帶寬為隔離器工作帶寬，使用頻譜儀跟蹤TG輸出寬帶掃頻信號，寬頻帶檢查隔離器反向衰減值是否＞20dB; 注意擰接隔離器的方法,5、 衰減器檢查：,1、衰減值標示大小； 2、額定功率； 3、輸入輸出方向； 4、衰減器接頭； 5、衰減器實際衰減是否與標示值相同；,6 、頻譜儀輸入口保護---串接合適衰減器,估算待測模塊或整機的最大輸出功率（可根據(jù)技術(shù)指標，要考慮到可能產(chǎn)生的自激情況），在頻譜儀的輸入口串接合適（包括衰減值、額定功率大?。┑乃p器。 注意：在儀器端口擰接電纜、衰減器及隔離器是否規(guī)范(轉(zhuǎn)動部位)；（有5點注意事項）,7、 功率校表,1、功率校表： 1）校表連接： 信號源輸出-待測品輸出電纜-衰減器-頻譜儀輸入 （ 注意：不加隔離器，及待測設(shè)備輸入電纜） 2）使用點頻信號源，設(shè)置輸出電平為0dBm; 3）合理設(shè)置儀表參數(shù)（中心頻點、掃描寬度、RBW、VBW,等） 4）使用參考電平偏移； 2、應(yīng)先功率校表，后增益校表，計算方便,8、 信號源輸出口保護---串接合適隔離器,在點頻信號源及頻譜儀TG輸出口串接相應(yīng)頻段的隔離器（并定期檢查其好壞）,或衰減器。,1、增益校表： 1）校表連接： 信號源輸出-隔離器-待測品輸入電纜-連接直通頭-待測品輸出電纜-衰減器-頻譜儀輸入 2）記下與功率校表差值（測試增益時加上）；,9、 增益校表,功率校表連接,增益校表連接,10、 降低源信號輸出并關(guān)閉,校表后（一般用0dBm信號校表），需將信號降低（比待測產(chǎn)品起控時輸入電平值稍低），并關(guān)閉。（否則一加電開信號，產(chǎn)品就起控）。,11、待測品接地,在儀器與待測產(chǎn)品連接前，先將待測產(chǎn)品可靠接地。,1、不接待測模塊、整機產(chǎn)品，檢查直流電源各路輸出電壓是否正確及是否會造成直流饋入儀器。 在使用多路輸出電源時，注意對不用端電壓進行關(guān)閉處理，不可隨意搭接在工作臺上，否則易造成對地短路燒壞電源，或饋入信號源及頻譜儀的輸出口造成損壞。 2、待測品供電檢查,12、 產(chǎn)品供電檢查,13、 正確連接產(chǎn)品,1、確認產(chǎn)品上下行RF信號進出方向，使用測試電纜正確地連接儀器與待測產(chǎn)品； 2、給待測模塊及設(shè)備先開電，穩(wěn)定后，接儀器輸入電纜，再接儀器輸出電纜； 3、檢查源輸出設(shè)置大小，加信號。,14 、合理設(shè)置參數(shù)進行產(chǎn)品參數(shù)測試,1、功率、增益、三階交調(diào)測試等測試使用點頻信號源；寬帶產(chǎn)品波動、選擇性使用頻譜儀掃頻信號源； 2、合理設(shè)置儀器，按指標要求進行正確測試； 3、在頻譜儀TG口與點頻信號源輸出口均串接隔離器；在產(chǎn)品參數(shù)測試前均要檢查其源輸出信號大??；,15、 操作時出現(xiàn)頻次較高問題：,1）將手腕搭在衰減器上操作儀器； 2）誤操作：如當測增益波動（用掃頻）后，再測試功率、IP3，1dB壓縮點（用點頻）時，將點頻信號源的輸出接入頻譜儀的TG輸出口； 3）在起控狀態(tài)下測試波動、增益； 4）在產(chǎn)品測試前不檢查儀器接地、待測產(chǎn)品接地；不對儀器狀態(tài)、衰減器和隔離器進行檢查；,5)隔離器用點頻信號源檢查； 6）功率校表方法不正確：如用掃頻信號源；接隔離器或產(chǎn)品輸入輸出電纜； 7）校表后未將信號降低并關(guān)閉；或在使用點頻信號源時正確，在使用頻譜儀TG時不檢查信號輸出；,8）測試三階交調(diào)時，雙音信號不等幅；或測試不正確； 9）在測試3dB帶寬時，在測試最高頻點下降3dB；,謝謝!,