PDF《安捷伦》

安捷伦 频谱分析仪原理基础

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0 潘 潘裕 裕友 友译 译于 于深 深圳 圳仙 仙湖 湖 自学自娱 水平所限 ?乏?解谬误之处 频谱分析仪原理基础 【Agilent _Spectrum Analysis Basics _Application Note 150】 潘裕友 译22频谱分析仪原理基础 【Agilent _Spectrum Analysis Basics _Application Note 150】 潘裕友 译33目录

第一章 序论

5 引言.

5 什么是频谱?5 为什么要测量频谱?6

第二章 超外差式 分析 频谱 仪.8 超外差式频谱分析仪.8 调谐方程.10 分辨率.13 模拟滤波器.13 数字滤波器.16 寄生调频(Residual FM)17 相位噪声.18 扫描时间.19 模拟分辨率滤波器.19 数字分辨率滤波器.20 包络检波器.20 平滑显示.21 视频滤波.21 视频平均.23 幅度测量.25 CRT 显示.25 数字显示.26 幅度精确度.31 相对不确定性.31 绝对精确度.32 改进整体不确定性.32 灵敏度.33 噪声系数.35 前置放大器.37 噪声作为一个信号.40 前置放大器用于噪声测量.42 动态范围.43 定义.43 动态范围 VS 内部失真.43 衰减器试验.46 噪声.46 动态范围 vs 测量不确定度

48 混频器压缩.50 显示范围和测量范围.50 频率测量.51 频谱分析仪原理基础 【Agilent _Spectrum Analysis Basics _Application Note 150】 潘裕友 译44本章小结.52

第三章 展 率范 扩频围53 谐波混频.53 幅度校准.58 相位噪声.58 信号识别.59 预选.61 提高动态范围.63 多频带调谐.65 预选的优缺点.67 宽带基波混频.67 本章小结.69 频谱分析仪原理基础 【Agilent _Spectrum Analysis Basics _Application Note 150】 潘裕友 译55

第一章 序论 引言 本文是超外差式频谱分析仪的一篇初级读本.这种分析仪也可以描述为一种频率可 选、峰值响应的伏特计,这种伏特计用来显示正弦波的均方根.最重要的是要明确一点,即 频谱分析仪不是一个功率计,虽然我们经常用它来直接显示功率.也就是说,用频谱仪测量 功率是不推荐的,因为测量结果不够精确,所以功率的测量最好还是用专门的功率计.但是 只要我们知道了一些正弦波的参数(比如,峰值或平均值)以及相应的阻抗,我们可以用我 们的 伏特计 去测量功率. 什么是频谱? 在描述频谱仪的细节之前,我们首先可能会问自己一个问题:什么是频谱,为什么我 们要分析它? 我们通常的参照系架构是时间.我们记录什么时候发生了哪些客观存在的事情.这也 体现在与电子有关的事务上, 我们可以用一个示波器去观察某个特殊电信号的瞬时值 (或者 是由适当的传感器转换为电压的其它类型的信号)作为时间的函数;

也就是说,我们是在时 域中观察一个信号的波形. 傅立叶告诉我们,任何时域的电信号都是由一定幅度、频率和相位的一个或多个正弦 波组合而成的.也就是说,利用适当的滤波器,我们可以把图

1 所示的复合信号分解为单独 图1复合时域信号 的正弦波,或者说是不同的频率谱线的组合,然后就可以分别对它们进行单独的分析处理. 每个正弦波通过幅度和相位区别开来. 换句话说, 时域信号可以等效地变换到对应的频率域. 通常对射频和微波信号来说,在这个变换过程中处理相位信息会使得整个处理变得异常复 杂,而且对分析的结果并没有增加明显的好处.因此,一般不乐意处理相位信息.如果要分 析的信号是周期性信号(比如图 1) ,根据傅立叶变换理论,正弦波信号将通过频率 1/T(T 是信号周期)从频域中分离出来. 在这里,什么是频谱?就是一个正弦波的谱线的集合,通过适当的合成,会产生一个 时域信号.图1显示了一个复合时域信号的波形,假设我们期待看到正弦波,然而图中的波 频谱分析仪原理基础 【Agilent _Spectrum Analysis Basics _Application Note 150】 潘裕友 译66形明显不是标准的正弦波, 但是从图中我们得不到明确的迹象或者原因来说明为什么不是标 准正弦波. 图2在时域和频域同时显示出了一个复合信号.在频域显示器上,以频谱谱线的方式 画出了信号的 幅度-频率 图.如图所示,这个频谱包含有