频谱分析仪的基本使用方法

一、使用前须知

在使用频谱分析仪之前，有必要了解一下分贝(dB)和分贝毫瓦(dBm)的基本概念，下面作一简要介绍。

1．分贝(dB)

分贝是增益的一种电量单位，常用来表示放大器的放大能力、衰减量等，表示的是一个相对量，分贝对功率、电压、电流的定义如下：

分贝数：101g(dB)

分贝数=201g(dB)

分贝数=201g(dB)

例如：A功率比B功率大一倍，那么，101gA／B=10182’3dB，也就是说，A功率比B功率大3dB，

2．分贝毫瓦(dBm)

分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：

分贝毫瓦=101g(dBm)

例如，如果发射功率为lmw，则按dBm进行折算后应为：101glmw／1mw=0dBm。如果发射功率为40mw，则10g40w／1mw--46dBm。

二、频谱分析仪介绍

生产频谱分析仪的厂家不多。我们通常所知的频谱分析仪有惠普(现在惠普的测试设备分离出来，为安捷伦)、马可尼、惠美以及国产的安泰信。相比之下，惠普的频谱分析仪性能最好，但其价格也相当可观，早期惠美的5010频谱分析仪比较便宜，国产的安泰5010频谱分析仪的功能与惠美的5010差不多，其价格却便宜得多。

下面以国产安泰5010频谱分析仪为例进行介绍。

1．性能特点

AT5010最低能测到2.24uv，即是-100dBm。一般示波器在lmv，频率计要在20mv以上，跟频谱仪比相差10000倍。如用频率计测频率时，有的频率点测量很难，有的频率点测最不准，频率数字显示不稳定，甚至测不出来。这主要足频率计灵敏度问题，即信号低于20mv频率计就无能为力了，如用示波器测量时，信号5％失真示波器看不出来，在频谱仪上万分之一的失真都能看出来。

但需注意的是，频谱仪测量的是高频信号，其高灵敏度也就决定了，要注意被测信号的幅度范围，以免损坏高频头，在2.24uv-1V之间，超过其范围应另加相应的衰减器。

AT5010频谱分析仪频率范围在0.15～1000MHz(1G)，其系列还有3G、8G、12G等产品。

AT5010频谱分析仪可同时测量多种(理论上是无数个)频率及幅度，Y轴表示幅度，X轴表示频率，因此能直观的对信号的组成进行频率幅度和信号比较，这种多对比件的测量，示波器和频率计是无法完成的。

2．性能指标

(1)频率

频率范围：0．15—1050MHz

中心频率显示精度：士lOOkHz

频率显示分辨率：lOOkHz

扫频宽度：100kHz／格—100MHz／格

中频带宽(一3dB)：400kHz和20kHz

扫描速度：43Hz

(2)幅度

幅度范围：一100～+13dBm

屏幕显示范围：80dBm(10dB／格)

参考电平：一27-13dBm(每级10dB)

参考电平精度：±2dD

平均噪声电平：一99dBm

(3)输入。

输入阻抗：50n

插座：BNC

衰减器：0~40dB

输入衰减精度：±1dDm

最大输入电平：+10dBm、+25V(DC)

3．安泰5010频谱分析仪功能介绍

安泰5010频谱分析仪面板功能示意图如图4-4所示。

(1)聚焦旋钮(FOCJS)：用于光点锐度调节。

(2)亮度调节旋钮(1NTENS)：用于光点亮暗调节。

(3)电源开关(POWER)：被按下后，频谱分析仪开始工作。

(4)轨迹旋钮(TR)：即使有磁性(铍膜合金)屏蔽，地球磁场对水平扫描线的影响仍不可能避免。通过轨迹旋钮内装的一个电位器来调整轨迹；使水平扫描线与水平刻度线基本对齐。

频谱分析仪的使用方法(第二页)

(9)中频带宽选择(400kHz、20kHz)：选在20kHz带宽时，噪声电平降低，选择性提高，能分隔开频率更近的谱线。此时，若扫频宽度过宽，则由于需要更长的扫描时间，从而造成信号过渡过程中信号幅度降低，使测量不正确。此时“校准失效”LED发亮即表明这一点。

(10)视频滤波器选择(VIDEOFILTER)：可用来降低屏幕上的噪声，它使得正常情况下，平均噪声电平刚好高出其信号(小信号)谱线，以便于观察。该滤波器带宽是4kHz。

(11)Y移位调节(Y-POS)：调节射速垂直方向移动。

(12)BNC5011输入端口(1NPUT5011)：在不用输入衰减时，不允许超出的最大允许输入电压为+25V(DC)和十10dBm(AC)。当加上40dB最大输入衰减时，最大输入电压为+20dBm。

(13)衰减器按钮：输入衰减器包括有4个10dB衰减器，在信号进入第一混频器之前，利用衰减器按钮可降低信号幅度。按键压下时衰减器接人。

在连接任何信号到输入端之前，先选择设置为最高衰减量(4x10dB)和最高可用频宽(扫频宽度100MHz／格)，若此时将中心频率调在500MHz，则在最大可测和显示频率范围内检测出任意谱线。当衰减减小时，基线向上移动，则可指出在最大可显示频率范围(例如1200MHz)之外信号幅度有溢出。

(14)扫频宽度选择按键(SCANWIDTH)：用来调节水平轴的每格扫频宽度。用u按键来增加每格频宽，用t按键来减少每格频宽。转换是1—2—5步级，从100kHz／格-100MHz／格。此扫频宽度以MHz／格显示出，它代表水平线每格刻度。中心频率是指水平轴心垂直刻线处的频率。假如中心频率和扫频宽度设置正确，X轴有10分格的长度，则当扫频宽度低于IOOMHz时，只有全频率范围的一部分可被显示。当扫频宽度设在100MHz／格位置，中心频率设在500MHz时，显示频率以每格100MHz扩展到右边，最右是1000MHz(500MHz+5x100MHz)。同样，中心向左边则频率减低。此情况下，左边的刻线代表0Hz。这时，可以看到一条特别的谱线，即，“0频率”。这是由于第一本地振荡器频率通过了第一中频而产生的。当中心频率相对于扫频宽度较低时有此现象。

“0频率”的幅度对每台频谱仪是不一样的。它不能作参考电平来使用。显示在“0频率”点左边的那些谱线被称为镜频。在“0扫频”模式时，频谱仪工作就像是一台可选择(中频)带宽的接收机，此时频率的选择是通过“中心频率”旋钮来实现的。通过中频滤波器的频谱线产生一个电平显示。

所选的扫频宽度／格值由设置按键上方的LED显示出来。

(15)水平位置旋钮(X-POS)：水平位置调整旋钮。

(16)水平幅度调整旋钮(X-AMPL)：水平幅度调整旋钮。

水平位置及水平幅度调节仅仅在仪器校准时才用。在正常使用下一般无须调节。当需要对它们实施调节时，则需要用一台很精确的射频振荡器配合使用。

(17)耳机插孔(PHONE)：阻抗大于16n的耳机或扬声器可以连到耳机插孔。当频谱仪对某一个谱线调谐好时，可能有的音频会被解调出来。

(18)音量调节(VOL)：调节耳机输出的音量。

(19)频率显示屏：在频谱分析仪上有一个频率显示屏，显示频标所在位置的频率值。

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三、频谱分析仪的使用

1．指导

(1)AT5010频谱分析仪测量幅度为：-100dBm--+13dBm，即：信号强度达到最高的一条水平刻度线时，此信号的幅度为-27dBm，每下一大格减10dBm。如果频谱分析仪上的40dB衰减器全按下时，此时最高水平刻度线幅度为+13dBm(-27dBm+40dBm)。

(2)手机有些信号测试点可以直接用高频电缆连接频谱仪进行测量。但有部分测试点因为存在阻抗匹配的问题，不能直接测量，可选用安泰AZ530-H高阻抗探头，探头输入电容为2pF，阻抗极高，可以直接定量测量手机上任何射频信号不会对被测电路有任何影响。AZ530-H高阻抗探头本身有20dB(典型值)的衰减，因此用其作定量测量时，要在其直接读数上加20dB。

2．操作

用频谱分析仪测量手机的射频信号比较方便，例如，测量爱立信T18第二中频信号(6MHz)时，可按以下方法进行。

(1)打开频谱分析仪，调节亮度和聚焦旋钮，使屏幕上显示的光迹清晰。

(2)调节扫频宽度选择按键(SCANWIDTH)按键，使1MHz指示灯亮，表示每格所占频率为1MHz。

(3)调节中心频率粗／细调调节旋钮，使频标位于屏幕中心位置，所指频率为6MHz。

(4)将频谱仪探头外壳与T18电路主板接地点相连，探针插到第二中频滤波器的输出端，在电流表指针摆动时观察频谱仪屏幕上是否有脉冲式图像，正常情况下，当电流表指针摆动时，有脉冲图像出现在6MHz频标位置。

再如，用频谱分析仪测量诺基3310功放输出信号的频谱，可按以下步骤进行测量。

(1)打开频谱分析仪，调节亮度和聚焦旋钮，使屏幕上显示清晰的图像。

(2)调节中心频率粗／细调调节旋钮，使频标位于屏幕中心位置，显示屏显示频率值为900MHz。

(3)调节扫频宽度选择按键(SCANWIDTH)按键，使10MHz指示灯亮，表示每格所占频率为10MHz。

(4)将频谱仪外壳与3310主板接地点相连，控针插到功放块的输出端，并拨打“112”，观察电流表摆动的同时观看频谱仪屏幕上有无脉冲图像，正常情况下，在900MHz频标附近会出现脉冲图像，但幅度会超出屏幕范围，可以按衰减按键，使图像最高点在屏幕范围内。

(5)标记按钮(ONOFF)：当标记按钮置于OFF(断)位置时，中心频率(CF)指示器发亮，此时显示器读出的是中心频率，当此开关在ON(通)位置时，标记(MK)指示器发亮，此时显示器读出的是标记的频率，该标记在屏幕上是一个尖峰。

(6)标记旋钮(MARKER)：用于调节标记频率。

(7)LED指标灯：闪亮时表示幅度值不正确。这是由于扫频宽度和中频滤波器设置不当而造成幅度降低所致。这种情况可能出现在扫频范围过大时(相对于中频带宽(20kHz)，或视频滤波器带宽(4kHz))，若要正确测量，可以不用视频滤波器或者减小扫频宽度.

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