第8章標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用8.1概述

8.2CS36100系列標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用

8.3標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的工作原理

8.1概述

網(wǎng)絡(luò)分析儀是研究線性系統(tǒng)的重要工具，用來測量線性系統(tǒng)的振幅傳輸特性和相移特性。它是射頻范圍內(nèi)使用最廣泛的電子測量儀器之一，廣泛用于甚高頻、超高頻、極高頻范圍內(nèi)各種網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)掃頻測量，如有源四端網(wǎng)絡(luò)、無源四端網(wǎng)絡(luò)﹑濾波器﹑電纜﹑放大器的傳輸特性和反射特性的測量。

對于不同器件，器件特性的參數(shù)表現(xiàn)形式有所不同，如放大器的傳輸特性，表現(xiàn)為增益；環(huán)行器的傳輸特性，表現(xiàn)為正向傳輸損耗和反向隔離等。網(wǎng)絡(luò)分析儀在其工作頻率之內(nèi)，均可對器件的傳輸和反射特性進行測量。通信系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)中使用了大量的微波器件及微波組件。這些器件和組件都可以通過網(wǎng)絡(luò)分析儀測量相關(guān)的參數(shù)?？梢詼y量的器件有：雙工器、濾波器、傳輸線連接器(包括轉(zhuǎn)換接頭)、電橋、功率分配器、功率合成器、隔離器、環(huán)行器、定向耦合器、衰減器、負載、放大器、混頻器、諧振器、微波二極管、射頻組件、天線等。

網(wǎng)絡(luò)分析儀的種類很多。按頻率寬度，網(wǎng)絡(luò)分析儀可分為窄帶和寬帶；按測量通道，網(wǎng)絡(luò)分析儀可分為雙通道和多通道；按照測量的參數(shù)特點，網(wǎng)絡(luò)分析儀可分為標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。與標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀相比，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀不僅可以測量信號的幅度參量，同時可以測量相位參量。本章主要討論標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀。典型的網(wǎng)絡(luò)分析儀的頻率范圍如下：

HP-E5100A型網(wǎng)絡(luò)分析儀的頻率范圍：10kHz～300MHz。

HP8753C型網(wǎng)絡(luò)分析儀的頻率范圍：300kHz～3GHz/6GHz。

AV-3616X型網(wǎng)絡(luò)分析儀的頻率范圍：10MHz～8.6GHz。

AV-3617X型網(wǎng)絡(luò)分析儀的頻率范圍：10MHz～110GHz(10MHz～18GHz，10MHz～26.5GHz等)。

HP8757C型網(wǎng)絡(luò)分析儀的頻率范圍：10MHz～110GHz(10MHz～20GHz，10MHz～40GHz等)。

8.2CS36100系列標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用

8.2.1CS36100系列標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀概述

CS36100系列標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀集信號源和顯示部分于一體。信號源部分采用數(shù)字頻率合成技術(shù)，頻率分辨率達到1Hz。數(shù)據(jù)處理部分采用數(shù)字信號處理器(DSP)和可編程邏輯器件。顯示部分采用7.8英寸(640×480)TFT液晶顯示器。輸入為雙通道有源檢波輸入(A、B通道)和一個直接輸入通道(C通道)，可以同時顯示兩個通道的測量結(jié)果，以及傳輸特性和反射特性的測試結(jié)果。每個通道可提供5個標(biāo)記(MARKER)，存儲6個測量狀態(tài)和12個測量結(jié)果，并可打印輸出。

CS36100系列標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本操作包括：

(1)同軸輸出掃頻信號。

(2)設(shè)置頻標(biāo)。

(3)設(shè)置參考電平、通道柵格。

(4)測量網(wǎng)絡(luò)傳輸特性和反射特性。

下面以該系列中的CS36113A型網(wǎng)絡(luò)分析儀來進行說明。

8.2.2CS36113A標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用

1．同軸輸出掃頻信號

1)面板介紹

CS36113A型標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的面板按鍵及其功能如圖8-1所示。圖8-1面板按鍵及其功能

(1)掃頻信號(SOURCE)設(shè)置鍵區(qū)。

“FREQ”頻率參數(shù)按鍵：在測量時，按此鍵可進行掃頻信號源輸出頻率范圍、掃頻帶寬、中心頻率、掃頻/點頻輸出方式等有關(guān)頻率參數(shù)的設(shè)置。

“SPAN”掃頻帶寬按鍵：在測量時，按此鍵可進行掃頻信號源掃頻帶寬參數(shù)的快速設(shè)置(同F(xiàn)REQ下Span軟鍵)。

“POWER”信號源輸出按鍵：按此鍵后可以調(diào)節(jié)掃頻信號源輸出電平的大小。

“SWEEP”掃描參數(shù)按鍵：在測量時，按此鍵可對儀器掃描速度、掃描點數(shù)、平均次數(shù)、外部觸發(fā)等有關(guān)掃描方式的參數(shù)進行選擇設(shè)置。

“RFON”射頻輸出按鍵：按此鍵后可以設(shè)置射頻輸出的開和關(guān)?！癆UTO”按鍵：按此鍵可自動顯示通道參考電平線及每格的dB數(shù)值，使得測量線適當(dāng)顯示在屏幕上。本儀器上該鍵為空。

(2)數(shù)字和單位設(shè)置鍵區(qū)。

“0～9”數(shù)字輸入按鍵：用于輸入相應(yīng)的數(shù)值數(shù)字。在數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)下，按這些鍵即可輸入數(shù)字。

“.”小數(shù)點按鍵：用于在輸入數(shù)據(jù)時加入小數(shù)點。

“-”負符號按鍵：用于在輸入數(shù)據(jù)前加入負號。

“GHz/mV”吉赫茲(GHz)/線性(mV)單位按鍵：輸入頻率數(shù)值時，在確認(rèn)輸入的數(shù)字無誤后，按此鍵即確認(rèn)當(dāng)前的頻率值，并且以“GHz”為單位；輸入線性幅度數(shù)值時，在確認(rèn)輸入的數(shù)字無誤后，按此鍵即確認(rèn)當(dāng)前的線性幅度值，并且以“mV”為單位?！癕Hz/dBm”兆赫茲(MHz)/對數(shù)(dBm)單位按鍵：輸入頻率數(shù)值時，在確認(rèn)輸入的數(shù)字無誤后，按此鍵即確認(rèn)當(dāng)前的頻率值，并且以“MHz”為單位；輸入對數(shù)幅度數(shù)值時，在確認(rèn)輸入的數(shù)字無誤后，按此鍵即確認(rèn)當(dāng)前的對數(shù)幅度值，并且以“dBm”為單位。

“kHz/dBuV”千赫茲(kHz)/對數(shù)(dBuV)單位按鍵：輸入頻率數(shù)值時，在確認(rèn)輸入的數(shù)字無誤后，按此鍵即確認(rèn)當(dāng)前的頻率值，并且以“kHz”為單位；輸入對數(shù)幅度數(shù)值時，在確認(rèn)輸入的數(shù)字無誤后，按此鍵即確認(rèn)當(dāng)前的對數(shù)幅度值，并且以“dBuV”為單位?！癲B/s”對數(shù)(dB)/時間(s)單位按鍵：輸入相對對數(shù)幅度數(shù)值時，在確認(rèn)輸入的數(shù)字無誤后，按此鍵即確認(rèn)當(dāng)前的相對對數(shù)幅度值，并且以“dB”為單位；輸入掃描時間值時，在確認(rèn)輸入數(shù)據(jù)無誤后，按此按鍵即確認(rèn)當(dāng)前的時間值，并且以“s”為單位。

(3)其他設(shè)置。

←光標(biāo)左移鍵、退格按鍵：在更改某些測量參數(shù)值時，既可以按數(shù)字鍵直接輸入，也可以按此鍵向左移動數(shù)字下的光標(biāo)及通過撥盤直接更改其中某一位的數(shù)值；在用數(shù)字鍵輸入任何數(shù)值、數(shù)字時，如果上一步按鍵操作輸入的數(shù)字有誤，按此鍵即可將輸入光標(biāo)退回原位置并將上一步輸入的數(shù)字刪除?！鈽?biāo)右移按鍵：在更改某些測量參數(shù)值時，既可以按數(shù)字鍵直接輸入，也可以按此鍵向右移動數(shù)字下的光標(biāo)及通過撥盤直接更改其中某一位的數(shù)值。

○光標(biāo)撥盤：在更改某些測量參數(shù)值時，既可以按數(shù)字鍵直接輸入，也可以結(jié)合光標(biāo)左移右移鍵，再旋轉(zhuǎn)此撥盤，更改光標(biāo)處的某一位數(shù)值。

軟鍵盤：在液晶顯示屏上的功能菜單提示框顯示區(qū)域中，根據(jù)此框內(nèi)菜單提示，可進行當(dāng)前功能的相應(yīng)操作。

2)操作指導(dǎo)

同軸輸出掃頻信號的操作步驟如下：

(1)連接50Ω測試電纜，由同軸輸出端輸出射頻信號。

(2)由“FREQ”頻率參數(shù)按鍵進入頻率設(shè)置狀態(tài)。

(3)由軟鍵盤配合液晶顯示屏菜單，選擇起始頻率和終止頻率。

(4)由數(shù)字輸入鍵和單位鍵設(shè)置相應(yīng)的頻率，在更改某些頻率數(shù)值時，也可以結(jié)合光標(biāo)左移/右移鍵和光標(biāo)旋轉(zhuǎn)撥盤來更改光標(biāo)處的某一位數(shù)值。

(5)由射頻輸出端輸出掃頻信號，注意輸出電纜應(yīng)配置相應(yīng)型號的同軸接頭。

例1

輸出掃頻信號開始頻率(star=300MHz)、停止頻率(stop=600MHz)。

(1)打開電源開關(guān)，按頻率參數(shù)設(shè)置鍵，在液晶顯示屏上即顯示頻率參數(shù)設(shè)置功能菜單。

(2)在液晶顯示屏上按STAR菜單對應(yīng)的軟鍵盤，將光標(biāo)移動到STAR菜單，使STAR菜單處于激活狀態(tài)。

(3)按數(shù)字鍵“3”、“0”、“0”，按單位鍵“MHz/dBm”，液晶顯示屏上的STAR菜單處顯示“300MHz”。

(4)在液晶顯示屏上按STOP菜單對應(yīng)的軟鍵盤，將光標(biāo)移動STOP菜單，使STOP菜單處于激活狀態(tài)。

(5)按數(shù)字鍵“6”、“0”、“0”，按單位鍵“MHz/dBm”，液晶顯示屏上的STOP菜單處顯示“600MHz”。

(6)按射頻輸出鍵，輸出射頻信號。

完成以上操作之后，液晶顯示屏的狀態(tài)如圖8-2所示。圖8-2儀器面板液晶屏顯示設(shè)置掃描頻率時也可以采用下面的步驟：

(1)按頻率參數(shù)設(shè)置鍵，在液晶顯示屏上打開頻率參數(shù)設(shè)置功能菜單。

(2)在液晶顯示屏上按Center菜單對應(yīng)的軟鍵盤，將光標(biāo)移動到Center菜單，使Center菜單處于激活狀態(tài)。

(3)按數(shù)字鍵“4”、“5”、“0”，按單位鍵“MHz/dBm”，液晶顯示屏上的Center菜單處顯示“450MHz”。

(4)在液晶顯示屏上按Span菜單對應(yīng)的軟鍵盤，將光標(biāo)移動Span菜單，使Span菜單處于激活狀態(tài)。

(5)按數(shù)字鍵“3”、“0”、“0”，按單位鍵“MHz/dBm”，液晶顯示屏上的Span菜單處顯示“600MHz”。

(6)按射頻輸出鍵，輸出射頻信號。

2．設(shè)置頻標(biāo)

1)按鍵介紹

頻標(biāo)設(shè)置由面板上的測量功能區(qū)按鍵完成。按鍵及其功能如圖8-3所示。

“CHAN”測量通道按鍵：測量通道A、B、C，顯示測量通道的狀態(tài)和屏幕上網(wǎng)格的dB數(shù)。

“MARKER”通道標(biāo)記按鍵：顯示通道A、B、C的標(biāo)記，以及在屏幕上快速讀取頻率和相應(yīng)的參數(shù)值。該按鍵也是通道A參考電平線操作鍵。

“LEVEL”參考電平按鍵：測量通道A、B、C的參考電平、參考位置等?！癛ECALL/SAVE”測量數(shù)據(jù)存儲/調(diào)出按鍵：可以將當(dāng)前的測量狀態(tài)和結(jié)果存入儀器內(nèi)的存儲器內(nèi)(需要密碼)，也可以將存儲的狀態(tài)或者軌跡調(diào)出。軌跡的調(diào)入不影響測量。操作者可以根據(jù)需要保存或者調(diào)入6個狀態(tài)、12個軌跡。

“CALL”儀器校準(zhǔn)按鍵：在此鍵狀態(tài)下可選擇“通道路徑校準(zhǔn)”、“電橋校準(zhǔn)”等模式，確保測量的準(zhǔn)確性。

“HOLD”保持按鍵：在測量時，按下此鍵即停止測量，可以進行數(shù)據(jù)記錄等操作，再次按下，則恢復(fù)測量狀態(tài)，切換過程中不改變當(dāng)前界面的狀態(tài)。圖8-3測量功能區(qū)按鍵及其功能

2)操作指導(dǎo)

(1)每個測量通道最多打開五個頻標(biāo)；雙蹤顯示時，一共可出現(xiàn)10個頻標(biāo)。

(2)最后一個打開的頻率為當(dāng)前頻標(biāo)，會在通道信息顯示區(qū)顯示其幅值。

(3)當(dāng)某個測量通道關(guān)閉時，其對應(yīng)的頻標(biāo)全部關(guān)閉。

例2

設(shè)置通道A的頻標(biāo)：Marker1=600MHz，Marker2=650MHz，Marker3=700MHz，Marker4=750MHz。

設(shè)置過程如下：

(1)打開電源開關(guān)設(shè)置頻率范圍，使Star=500MHz，Stop=800MHz。

(2)按MARKER鍵，在液晶顯示屏上出現(xiàn)通道A、B、C的標(biāo)記以及通道A參考電平線設(shè)置操作的提示。

(3)在液晶屏上按“ChanA”旁相應(yīng)的軟鍵盤，進入通道A的頻標(biāo)設(shè)置狀態(tài)。

(4)液晶顯示屏上出現(xiàn)“Marker1OFF”、“Marker2OFF”……“Marker5OFF”和“PriorMenu”六個操作提示。

(5)按“Marker1OFF”旁相應(yīng)的軟鍵，Marker1頻標(biāo)打開，同時顯示500MHz以及該頻率點的衰減量(dB)。

(6)按數(shù)字鍵“6”、“0”、“0”，按單位鍵“MHz/dBm”，液晶顯示屏上Marker1處顯示600MHz以及頻率點的衰減量(××××dB)。

(7)同理，將Marker2、Marker3和Marker4分別設(shè)置為650MHz、700MHz和750MHz。

(8)按“PriorMenu”旁相應(yīng)的軟鍵，返回上級菜單。以上的操作步驟及液晶顯示屏的狀態(tài)如圖8-4及圖8-5所示。圖8-4操作按鍵順序圖8-5液晶顯示屏的狀態(tài)

3．設(shè)置參考電平及通道柵格

1)面板按鍵功能

設(shè)置參考電平及通道柵格主要由“LEVEL”參考電平按鍵和“CHAN”測量通道按鍵來完成。

2)操作指導(dǎo)

(1)參考電平的位置可以在中間7根柵格線之間進行順序切換。

(2)通道參考電平以其位置作為基準(zhǔn)。

(3)通道柵格幅值的設(shè)置范圍在1dB～10dB之間。

例3

設(shè)置通道A的參考電平值為-40dB，柵格幅值為10dB/div。

(1)打開電源開關(guān)，按“LEVEL”參考電平鍵，在液晶顯示屏上顯示參考電平設(shè)置功能菜單。

(2)在液晶顯示屏上按菜單“ARefLevel”旁對應(yīng)的軟鍵盤，使光標(biāo)落在“ARefLevel”上，呈現(xiàn)激活狀態(tài)。

(3)按負符號鍵“-”；，數(shù)字鍵“4”、“0”，按對數(shù)/時間單位鍵“dB/s”，使液晶顯示屏上的“ARefLevel”菜單下顯示“-40dB”。

(4)按“CHAN”測量通道鍵，在液晶顯示屏上出現(xiàn)通道切換界面。

(5)按“AScale/div”菜單旁相應(yīng)的軟鍵盤，光標(biāo)移至通道A的柵格幅值設(shè)置處，狀態(tài)被激活。

(6)按數(shù)字鍵“1”、“0”，按對數(shù)/時間單位鍵“dB/s”，使“AScale/div”菜單下顯示“10dB/div”，如圖8-6所示。圖8-6參考電平設(shè)置及顯示

4．測量網(wǎng)絡(luò)傳輸特性和反射特性——校準(zhǔn)

1)面板按鍵功能

測量網(wǎng)絡(luò)傳輸特性和反射特性主要由“CALL”儀器校準(zhǔn)按鍵和“CHAN”測量通道按鍵完成。

2)操作指導(dǎo)

(1)測量網(wǎng)絡(luò)特性參數(shù)時，需要對用戶的線纜進行校準(zhǔn)。

(2)在測量通道A時，應(yīng)進行傳輸通道的路徑校準(zhǔn)；在測量通道B時，應(yīng)進行電橋校準(zhǔn)。

(3)校準(zhǔn)其中一個通道時，其他通道必須關(guān)閉。

例4

校準(zhǔn)通道A的線纜，確定傳輸特性的測量基準(zhǔn)。

(1)打開電源開關(guān)，設(shè)置頻率范圍：Star=500MHz，Stop=800MHz。

(2)檢查通道A、B、C的開、關(guān)的狀態(tài)，通常情況下，打開電源開關(guān)時，通道A為開的狀態(tài)，通道B、C為關(guān)的狀態(tài)。

(3)將電纜線從網(wǎng)絡(luò)分析儀的射頻輸出端，依次連接同軸電纜線、檢波器電纜線，再連接通道A，如圖8-7所示。通常同軸電纜線和檢波器電纜線都為陽頭，故二者之間需接雙陰連接器。

(4)按“CALL”儀器校準(zhǔn)鍵，在液晶顯示屏上顯示“PathCal”和“BridaeCal”菜單，選擇“通道路徑校準(zhǔn)”，按“PathCal”旁相應(yīng)的軟鍵盤，液晶顯示屏上將顯示通道路徑校準(zhǔn)的界面。圖8-7傳輸通道連接圖

例5

校準(zhǔn)通道B的線纜，確定反射特性的測量基準(zhǔn)。

(1)打開電源開關(guān)，設(shè)置頻率范圍Star=500MHz，Stop=800MHz。

(2)關(guān)閉通道A，打開通道B。

(3)將電纜線從網(wǎng)絡(luò)分析儀的射頻輸出端，依次連接同軸電纜線、駐波電橋和檢波器電纜線，再連接通道B，如圖8-8所示。

(4)按“CALL”儀器校準(zhǔn)鍵，在液晶顯示屏上顯示“PathCal”和“BridgeCal”菜單，選擇“電橋校準(zhǔn)”，按“BridgeCal”旁相應(yīng)的軟鍵盤，液晶顯示屏上將顯示電橋校準(zhǔn)的提示界面。

(5)按“dB/s”鍵，依次進行開路校準(zhǔn)和加載校準(zhǔn)。圖8-8反射通道連接圖

5．操作練習(xí)(標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置練習(xí))

(1)同軸輸出掃頻信號(注意：起始頻率、終止頻率、中心頻率、掃頻帶寬、點頻率的設(shè)置)。

①輸出掃頻信號：Star?=?800MHz，Stop=1200MHz。

②輸出掃頻信號：Center=1000MHz，Span=400MHz。

③輸出900MHz點頻率。

(2)設(shè)置頻標(biāo)。

①設(shè)置通道A的頻標(biāo)：Marker1=820MHz，Marker2=860MHz，Marker3=915MHz，Marker4=965MHz。

②打開通道B，觀測相應(yīng)的頻標(biāo)。

(3)設(shè)置參考電平及通道柵格。

①設(shè)置通道A的通道柵格為1dB/div。

②設(shè)置通道A的參考電平為－4dB。

③設(shè)置通道B的通道柵格為5dB/div。

④設(shè)置通道B的參考電平為－40dB。

(4)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)傳輸和反射通道。

①設(shè)置掃頻信號。

②連接通道A，進行通道A的路徑校準(zhǔn)。

③連接通道B，進行通道B電橋的校準(zhǔn)。8.2.3CS36113A型標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的應(yīng)用

1．測量微波元件的插入損耗

1)操作步驟

(1)設(shè)置需要的頻率段。按下“FREQ”頻率參數(shù)鍵，選擇“STAR”開始頻率,輸入500,按下對應(yīng)的單位鍵“MHz/dBm”；選擇“STOP”截止頻率,輸入800,按下對應(yīng)的單位“MHz/dBm”。

(2)在液晶顯示屏上按菜單“ARefLevel”旁對應(yīng)的軟鍵盤，使光標(biāo)落在“ARefLevel”上，呈現(xiàn)激活狀態(tài)。

(3)按負符號鍵“-”，數(shù)字鍵“4”、“0”，按對數(shù)/時間單位鍵“dB/s”，使液晶顯示屏上的“ARefLevel”菜單下顯示“-40dB”。

(4)按“CHAN”測量通道鍵，液晶顯示屏上將出現(xiàn)通道切換界面。

(5)按“AScale/div”菜單旁相應(yīng)的軟鍵盤，光標(biāo)移至通道A的柵格幅值設(shè)置處，狀態(tài)被激活。

(6)按數(shù)字鍵“1”、“0”，按對數(shù)/時間單位鍵“dB/s”，“AScale/div”菜單下顯示“10dB/div”。

(7)確認(rèn)測量通道B關(guān)閉，按“CALL”測量通道鍵，在液晶顯示屏上顯示“PathCal”和“BridaeCal”菜單，選擇“通道路徑校準(zhǔn)”，按“PathCal”旁相應(yīng)的軟鍵盤，完成傳輸通道的路徑校準(zhǔn)。

(8)將待測元件接入傳輸通道中，面板上將顯示傳輸特性曲線，如圖8-9所示。圖8-9測量微波器件插損的連接

2)操作指導(dǎo)

(1)測量網(wǎng)絡(luò)特性參數(shù)時，需要對用戶的線纜進行校準(zhǔn)。

(2)在測量通道A時，應(yīng)進行傳輸通道的路徑校準(zhǔn)，并同時確認(rèn)通道B關(guān)閉。

(3)根據(jù)顯示的曲線，適當(dāng)選擇通道A的柵格幅值。

2．測量微波元件的反射特性測量

1)操作步驟

(1)設(shè)置頻率范圍：Star=500MHz，Stop=800MHz。

(2)關(guān)閉通道A，打開通道B。

(3)將電纜線從網(wǎng)絡(luò)分析儀的射頻輸出端，依次連接同軸電纜線、駐波電橋和檢波器電纜線，再連接通道B，如圖8-10所示。圖8-10測量微波器件反射參數(shù)的連接圖

(4)按“CALL”測量通道鍵，液晶顯示屏上顯示“PathCal”和“BridgeCal”菜單，選擇“電橋校準(zhǔn)”，按“BridgeCal”旁相應(yīng)的軟鍵盤，液晶顯示屏上將顯示電橋校準(zhǔn)的提示界面。

(5)按“dB/s”鍵，依次進行開路校準(zhǔn)和加載校準(zhǔn)。

(6)將待測元件的一個輸入端與駐波電橋的測量端相連，其他輸入端接匹配負載，液晶顯示屏上將顯示反射特性曲線。

(7)依次測量其他端口的反射特性。

2)操作指導(dǎo)

(1)測量網(wǎng)絡(luò)反射特性參數(shù)時，需要對用戶的線纜進行校準(zhǔn)。

(2)在通道B測量反射特性參數(shù)時，應(yīng)進行通道路徑校準(zhǔn)，并確認(rèn)通道A關(guān)閉。

(3)測量兩個端口以上網(wǎng)絡(luò)的反射特性時，需對每一個端口分別測量。

(4)測量一個端口的反射特性時，其他端口接匹配負載。

(5)根據(jù)顯示的曲線，適當(dāng)?shù)倪x擇通道B的柵格幅值。

8.3標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的工作原理

網(wǎng)絡(luò)分析儀是通過測定微波網(wǎng)絡(luò)的反射參數(shù)和傳輸參數(shù)，從而對網(wǎng)絡(luò)中元器件特性的全部參數(shù)進行全面描述的測量儀器。網(wǎng)絡(luò)分析儀分為標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀只測量線性系統(tǒng)的幅度信息，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可同時進行幅度傳輸特性和相位特性測量。

射頻信號在器件中的傳輸如圖8-11所示。射頻信號輸入到某個器件(DUT)中都會產(chǎn)生相應(yīng)的反射和傳輸。每個器件在工作狀態(tài)下，其傳輸信號和反射信號的大小和相位都是不同的。如圖8-12所示，當(dāng)負載阻抗與器件的特性阻抗相同時，傳輸線上只有正向傳輸信號，輸出到負載上的信號功率達到最大，稱為全匹配。當(dāng)器件的輸出端開路或者短路時，所有輸入的信號功率被反射到入射端造成全反射。發(fā)生全反射時，輸入端同時存在正向輸入信號和同功率的反射信號，兩個信號在輸入端上矢量相加，形成駐波。當(dāng)負載阻抗與器件輸出端的阻抗不同時，輸入信號的一部分被反射，反射信號和輸入信號在輸入端上矢量相加，引起波形包絡(luò)的起伏變化。圖8-11信號的反射與傳輸圖8-12器件與負載的阻抗匹配8.3.1標(biāo)量測量的主要內(nèi)容

1．傳輸測量

對于不同的被測件，描述其傳輸特性的參數(shù)不盡相同，例如：帶寬、增益、衰減、插入損耗、傳輸損耗、隔離度等。傳輸特性為器件輸出信號和輸入信號的比值。

傳輸參數(shù)的測量是指插入增益和損耗(衰減)的測量。

用信號源和標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以實現(xiàn)插入增益和損耗的測量，如圖8-13所示。用標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量信號源輸出的絕對功率，然后將被測件(DUT)插入到發(fā)生器與檢波器之間，被測件的增益或損耗由輸入功率減去輸出功率確定(以分貝表示)。圖8-13傳輸特性的測量

(2)回波損耗：表示傳輸信號被反射到發(fā)送端的比例。

回波損耗為反射信號功率與入射信號功率的比值。一個特定系統(tǒng)的回波損耗是以分貝表示的標(biāo)量反射系數(shù)：

RL=－20lgρ(dB)

(3)駐波比：在信號為正弦信號的情況下，入射電壓與反射電壓都是正弦波，當(dāng)它們交匯時，在傳輸上分為正、反兩個方向進行，產(chǎn)生的某種干涉圖形如圖8-14所示。

當(dāng)傳輸線上存在反射現(xiàn)象時，在傳輸線上就會出現(xiàn)由入射波和反射波疊加而形成的駐波，駐波存在波腹和波節(jié)，也稱波峰和波谷。形成的包絡(luò)固定為正弦波，波峰為Umax，波谷為Umin，包絡(luò)的最大值與最小值之比為電壓駐波比(USWR)或簡稱駐波比(SWR)。圖8-14在傳輸線上入射波與反射波疊加形成駐波

2)反射參數(shù)測量原理

常用的反射參數(shù)測量手段有定向電橋和定向耦合器兩種，如圖8-15所示。它們用來分離沿傳輸線或被測器件端口的入射電壓或反射電壓。二者功能相同，但采用的技術(shù)不同，統(tǒng)稱為定向器件。圖8-15定向器件對于定向電橋，當(dāng)測試端口所接的負載阻抗等于Z0時，電橋處于平衡狀態(tài)，檢波器檢測到的電壓為0，這表明輸入與輸出完全隔離，不存在反射波。當(dāng)負載阻抗不等于Z0時，電橋失衡，檢波電壓與負載的反射系數(shù)成正比，也稱為反射電橋。圖8-16為反射電橋?qū)嵨锱c結(jié)構(gòu)示意圖。圖8-16反射電橋?qū)嵨锱c結(jié)構(gòu)示意圖

3)反射參數(shù)測量系統(tǒng)

標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀與定向電橋(或定向耦合器)可組成標(biāo)量反射測量系統(tǒng)，如圖8-17所示。圖8-17標(biāo)量反射測量系統(tǒng)在測試端口接被測件前，首先進行開/短路校準(zhǔn)，即反射測量歸一化。

以反射電橋為例，電橋DUT端分別接開路器和短路器，如圖8-18所示，顯示器上應(yīng)顯示一條基本水平的掃描線，且開路和短路掃描線的位置基本不變。根據(jù)實際使用的設(shè)備的功能操作，以這條掃描線為測量DUT端口的基準(zhǔn)參照，100%反射，0dB回損，駐波比無窮大。圖8-18反射電橋的開短路測試8.3.2標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的組成

標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的組成框圖如8-19所示。圖8-19標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀組成框圖射頻信號源向被測網(wǎng)絡(luò)提供入射信號和掃頻信號；定向耦合器專門負責(zé)提取輸入端反射信號；采集及量化部分將搜集的傳輸(B)或反射信號(A)與參考信號(R)進行比較；顯示及處理部分對比較的結(jié)果進行處理，顯示被測網(wǎng)絡(luò)的頻率特性曲線。

一體化標(biāo)量分析系統(tǒng)內(nèi)置高精度的掃頻信號源，但沒有集成信號分離部件，所以標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀通常外配信號分離部件，如功率分配器、定向耦合器、定向電橋。

標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀利用外部的二極管檢波，所以標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀需要外配檢波器。完整的測量系統(tǒng)還應(yīng)包括校準(zhǔn)件、連接電纜、衰減器、轉(zhuǎn)接器和連接被測件的各種轉(zhuǎn)換裝置。第9章頻譜分析儀的使用9.1概述

9.2GSP-827型頻譜分析儀的使用

9.3頻譜分析儀的基本原理

9.1概述

1．信號的定義及種類

信號的概念廣泛出現(xiàn)于各領(lǐng)域中，這里所說的信號均指電信號。按照信號隨時間變化的特點，可分為確定信號與隨機信號、連續(xù)時間信號與離散時間信號、周期信號與非周期信號。

科學(xué)發(fā)展到今天，我們可以用許多方法測量一個信號，不管它是什么信號。通常所用的最基本的儀器是示波器，用來觀察信號的波形、頻率、幅度等。但信號的變化非常復(fù)雜，許多信號是用示波器檢測不出來的，如果我們要恢復(fù)一個非正弦波信號F，從理論上來說，它是由頻率為f1、電壓為U1的信號與頻率為f2、電壓為U2的信號的矢量迭加(見圖9-1)。從分析手段來說，示波器的橫軸表示時間，縱軸表示電壓幅度，曲線是表示隨時間變化的電壓幅度，這是時域的測量方法。如果觀察其頻率的組成，就要用頻域法，其橫坐標(biāo)為頻率，縱軸為功率幅度。這樣，我們就可以看到在不同頻率點上功率幅度的分布，就可以了解這兩個(或是多個)信號的頻譜。有了這些單個信號的頻譜，我們就能把復(fù)雜信號再現(xiàn)、復(fù)制出來。

從技術(shù)實現(xiàn)來說，目前采用兩種方法對信號頻率進行分析。

一種方法是對信號進行時域的采集，然后對其進行傅立葉變換，將其轉(zhuǎn)換成頻域信號。我們把這種方法叫做動態(tài)信號的分析方法。該方法的特點是比較快，有較高的采樣速率和分辨率，即使是兩個信號間隔非常近，用傅立葉變換也可將它們分辨出來。但由于其分析是用數(shù)字采樣，所能分析信號的最高頻率受其采樣速率的影響，故限制了對高頻的分析。目前來說，最高的分析頻率只是在10MHz或是幾十兆赫，也就是說其測量范圍是從直流到幾十兆赫，這是一種矢量分析方法。這種分析方法一般用于低頻信號的分析，如聲音、振動等。

另一方法的原理則不同。它是靠電路的硬件去實現(xiàn)的，而不是通過數(shù)學(xué)變換，它采用超外差接收機的工作方式，稱為超外差接收直接掃描調(diào)諧分析儀，簡稱為掃描調(diào)諧分析儀，這也是本章主要介紹的一種儀器。圖9-1信號分析

2．頻譜及頻譜測量

廣義上，信號頻譜是指組成信號的全部頻率分量的總集；狹義上，一般的頻譜測量中常將隨頻率變化的幅度譜稱為頻譜。

頻譜測量即在頻域內(nèi)測量信號的各頻率分量，以獲得信號的多種參數(shù)。頻譜測量的基礎(chǔ)是傅立葉變換。

3．頻譜的基本類型

頻譜的基本類型包括：離散頻譜(線狀譜)，即各條譜線分別代表某個頻率分量的幅度，每兩條譜線之間的間隔相等；連續(xù)頻譜，可視為譜線間隔無窮小，如非周期信號和各種隨機噪聲的頻譜。

4．周期性信號的頻譜特性

(1)離散性：頻譜是離散的，由無窮多個沖激函數(shù)組成。

(2)諧波性：譜線只在基波頻率的整數(shù)倍上出現(xiàn)，即譜線代表的是基波及其高次諧波分量的幅度或相位信息。

(3)收斂性：各次諧波的幅度隨著諧波次數(shù)的增大而逐漸減小。

5．信號頻譜分析的內(nèi)容

通常頻譜分析是以傅立葉分析為理論基礎(chǔ)的，可對不同頻段的信號進行線性或非線性分析。信號頻譜分析的主要內(nèi)容包括兩部分：

(1)對信號本身的頻率特性分析，如對幅度譜、相位譜、能量譜、功率譜等進行測量，從而獲得信號在不同頻率處的幅度、相位、功率等信息。

(2)對線性系統(tǒng)非線性失真的測量，如測量噪聲、失真度、調(diào)制度等。 9.2GSP-827型頻譜分析儀的使用

9.2.1GSP-827型頻譜分析儀

1．面板介紹

GSP-827型頻譜分析儀的面板結(jié)構(gòu)如圖9-2所示。

2．面板主要按鍵介紹

按下下列各按鍵，屏幕上就會出現(xiàn)F1～F6的相關(guān)子菜單，下面簡單介紹。

(1)?Frequency(頻率功能)按鍵：可以通過數(shù)字鍵盤、上/下方向鍵、旋鈕輸入頻率值。相關(guān)子菜單如下：

Center(中心頻率)：可設(shè)置中心頻率的大小。

Start(開始頻率)：可設(shè)置掃頻信號范圍的起始頻率。

Stop(截止頻率)：可設(shè)置掃頻信號范圍的停止頻率。圖9-2GSP-827頻譜分析儀面板結(jié)構(gòu)

Step(步進)：選用上/下方向鍵調(diào)整頻率時，每一步頻率調(diào)整的大小由“Step”鍵控制。

Peak→Center：在顯示器上找到峰值信號，然后改變中央頻率為峰值信號的頻率。

(2)?Span(掃頻寬度)：界定測量的頻率范圍(即掃頻信號的范圍，該鍵的使用必須與“Center”鍵配合)。相關(guān)子菜單如下：

FullSpan(全展幅)：設(shè)定為開始頻率為零，結(jié)束頻率為2700MHz。

ZeroSpan(零展幅)：會停止頻率掃描并停留在中央頻率的位置，也就是只測量中央頻率。

LastSpan：回到最后設(shè)定的頻寬。

(3)?Amplitude(振幅)按鍵：用來設(shè)置掃頻信號的幅度，同樣可以通過數(shù)字鍵盤、上/下方向鍵、旋鈕輸入。相關(guān)子菜單如下：

RefLevel(參考準(zhǔn)位)：在顯示器的最上層，建議信號的大小在RefLeve之下，以得到較精確的準(zhǔn)位。

Scale(刻度)：以10—5—2—1的順序切換刻度，注意精確度不會隨著不同刻度而改變，此為圖像放大功能。

Unit(單位)：包括dBm、dBuv、dBmv和dBm/Hz。

(4)?BW(頻寬)按鍵：所有功能都有自動模式和手動模式，在自動模式下，這些參數(shù)都與Span互有關(guān)聯(lián)，也就是說，在不同的Span設(shè)定下，機器會自動選擇適當(dāng)?shù)腞BW(射頻帶寬)和VBW(視頻帶寬)組合。相關(guān)子菜單如下：

RBW(射頻帶寬)：在手動模式下，可選擇3kHz、30kHz、300kHz、4MHz。

VBW(視頻帶寬)：在手動模式下，以1～3的順序在10Hz～1MHz之間選擇。

SwpTm(掃描時間)：直接輸入時，最少為100ms。

(5)?Marker(光標(biāo))：可用來分析具體的頻率和幅度。本機提供兩種光標(biāo)操作模式：單一光標(biāo)模式和多種光標(biāo)模式。多種光標(biāo)模式可以開啟高達10個光標(biāo)，“Markers→Peaks”功能可使光標(biāo)去尋找峰值信號，并將測量的頻率和幅度顯示在光標(biāo)列表上。

(6)?PeakSearch(峰值搜索)：使用光標(biāo)尋找峰值信號。相關(guān)子菜單如下：

ToPeak：按下此鍵，屏幕上會出現(xiàn)一個峰值標(biāo)記信號，此信號會出現(xiàn)在第一個峰值信號上。

NextPeak：標(biāo)記自動跳到下一個峰值信號上。

PeakRight：標(biāo)記右移。

PeakLeft：標(biāo)記左移。

MarktoCenter：標(biāo)記移動到中心位置的譜線上。

該頻譜儀上還設(shè)有一些其他按鍵，可參照說明書進行了解。

3．主要按鍵說明

GSP-827型頻譜儀的主要按鍵包括Frequency頻率控制、Span展幅控制、Amplitude振幅控制。

1)?Frequency頻率控制

Frequency頻率控制的功能菜單如圖9-3所示。圖9-3“Frequency”功能菜單測量頻率時有兩種設(shè)置方法：“Center/Span”和“Start/Stop”。

Span表示測量的頻寬，在不知道測試頻率時，通常使用“Center/Span”；在特定的測試頻率中使用“Start/Stop”。

下面介紹具體操作。

如圖9-4所示，“Center”設(shè)置如下：

(1)可直接用數(shù)字鍵設(shè)定。

(2)可用上/下方向鍵，向上或向下調(diào)整頻率，每一調(diào)整步階的頻率大小已由“Step”功能設(shè)定。

(3)調(diào)節(jié)旋鈕以調(diào)整中心頻率，每一調(diào)整步階為頻寬的1/500。圖9-4“Center”的設(shè)置“Start/Stop”的設(shè)置，通常用數(shù)字鍵輸入，也可通過上/下方向鍵和旋鈕來完成，分別對應(yīng)子菜單“F2”和“F3”，如圖9-5所示。圖9-5“Start/Stop”的設(shè)置“Peak→Center”用于找到峰值信號的頻率，然后改變中心頻率為峰值頻率，對應(yīng)子菜單“F5”如圖9-6所示。執(zhí)行這個功能時，不是所有光標(biāo)都能被開啟。圖9-6“Peak→Center”的操作

2)?Span展幅控制

Span展幅控制的功能菜單如圖9-7所示。

“Span”下又可分為以下幾種功能：

(1)?FullSpan(全展幅)：設(shè)定為2700MHz，也就是開始頻率為0，結(jié)束頻率為2700MHz，對應(yīng)子菜單“F2”。

(2)?ZeroSpan(零展幅)：停止頻率掃描并停留在中心頻率的位置，也就是只測量中心頻率，對應(yīng)子菜單“F3”。

(3)?LastSpan(末展幅)：最后一次的展幅，對應(yīng)子菜單“F4”。圖9-7“Span”功能菜單“Span”的具體操作如圖9-8所示。圖9-8“Span”的操作“Span”(展幅)通過上/下方向鍵和旋鈕，以1—2—5的順序進行調(diào)節(jié)，如1MHz、2MHz、5MHz、10MHz、20MHz、50MHz……在1kHz之前頻寬為0，在2.5GHz之后為2.7GHz。

若要進行編輯，則可用數(shù)字鍵直接輸入。

3)?Amplitude振幅控制

Amplitude振幅控制的功能菜單如圖9-9所示。圖9-9“Amplitude”功能菜單

(1)?RefLevel(參考準(zhǔn)位)：顯示在屏幕最上層，一般在“RefLevel”之下輸入信號，對應(yīng)子菜單“F1”。

(2)?Scale10dB以10—5—2—1的順序切換刻度，用于圖像放大，對應(yīng)子菜單“F2”。

(3)?Unit(菜單)：包括dBm、dBuV、dBmv和dBm/Hz，對應(yīng)子菜單“F3”。

(4)?ExtGain/Loss(增益和消耗)：上/下方向鍵和旋鈕每次以0.1dB的偏移進行幅度調(diào)節(jié)，對應(yīng)子菜單“F4”。

(5)?InputZ50Ω：可切換50Ω和75Ω間的輸入阻抗，由軟件調(diào)整，對應(yīng)子菜單“F5”。

(6)?InputZCal：可提供75Ω轉(zhuǎn)換器輸入的補償，理想的數(shù)字為5.9dB，對應(yīng)子菜單“F6”。

“RefLevel”的操作如圖9-10所示。圖9-10“RefLevel”的操作“Scale5dB”的操作如圖9-11所示。圖9-11“Scale5dB”的操作

4．測量群組

測量群組包括光標(biāo)(Marker)、峰值搜尋(PeakSearch)、波形軌跡(Trace)、電源量測(PowerMeasure)和限制線(LimitLine)等按鍵。下面主要介紹“Marker”和“PeakSearch”按鍵。

1)“Marker”按鍵

該按鍵提供單一光標(biāo)模式與多光標(biāo)模式。單一光標(biāo)模式只具有普通(Normal)模式，多光標(biāo)模式還具有ΔMkr模式，如圖9-12所示。圖9-12“Marker”的操作選擇一般(Normal)模式，指定光標(biāo)頻率，如圖9-13所示。圖9-13“Marker”的“Normal”模式

2)“PeakSearch”按鍵

“PeakSearch”按鍵及其相應(yīng)的菜單如圖9-14所示。圖9-14“PeakSearch”的菜單“PeakSearch”的功能是用光標(biāo)去尋找顯示器上的峰值信號。

“ToPeak”：讓光標(biāo)出現(xiàn)在第一個峰值信號上。

“Mkr→Center”：將中心頻率變成光標(biāo)所在的頻率。

“NextPeak”：讓光標(biāo)去尋找顯示器上下一個峰值信號。

“PeakRight”：讓光標(biāo)去尋找右邊下一個峰值信號。

“PeakLeft”：讓光標(biāo)去尋找左邊下一個峰值信號。

“Track”：讓光標(biāo)一直不斷地去尋找峰值信號并將其移到顯示器的中央。

這里主要看一下“ToPeak”的作用，如圖9-15所示。圖9-15“ToPeak”的作用

5．控制功能

控制功能包括頻寬(BW)、觸發(fā)(Trigger)、顯示器(Display)、儲存/呼出(Save/Recall)等功能。這里主要介紹頻寬(BW)的應(yīng)用，其組成如圖9-16所示。圖9-16頻寬(BW)菜單

BW功能包括RBW、VBW和SweepTime。所有功能都有自動(Auto)模式和手動(Manual)模式，在全自動模式下，這些參數(shù)都與展幅(Span)互有關(guān)聯(lián)，也就是說，在不同的Span設(shè)定下，本機會自動選擇最適當(dāng)?shù)腞BW和VBW組合。BW的每一參數(shù)都可分別以手動模式設(shè)定。

在手動模式下，RBW的擋位有3kHz、30kHz、300kHz和4MHz；VBW以1—3的順序，在10Hz～1MHz之間選擇。

將“SweepTime”改為“Manual”模式，直接可輸入掃描時間，最少為100ms。一般用戶在調(diào)整中會出現(xiàn)調(diào)亂的現(xiàn)象，即掃描速度越來越慢，Span不知道正確的位置等?？焖倩謴?fù)的方法如下：先按系統(tǒng)菜單“System”，選擇子菜單中“More”第二頁，再按“F2”進行系統(tǒng)重置，即可恢復(fù)出廠時的狀態(tài)，請注意這時顯示屏的亮度會變暗一點，還要調(diào)整顯示“Display”菜單下的“LCDCntrst”，設(shè)置滿意的亮度。9.2.2GSP-827型頻譜分析儀操作指導(dǎo)

測量信號的頻譜，具體操作過程如下：

(1)?由“Frequency”設(shè)置頻率，以確定掃描寬度(譜線輪廓在屏幕上基本可見)。

(2)由“Amplitude”設(shè)置幅度，確定“RefLevele”與“Unite”，保證譜線在屏幕上的高度合適。

(3)將“RBW”設(shè)置為3kHz，保證譜線更加理想化。

(4)由“PeakSearch”設(shè)置峰值信號，以確定譜線的頻率與幅度。

例

F40型函數(shù)信號發(fā)生器輸出頻率為2MHz、幅度分為2VP-P的方波信號，用頻譜分析儀觀察基波及7次以內(nèi)的諧波分量。操作步驟如下：

(1)按“Frequency”鍵，將子菜單F2(Star)設(shè)為0kHz，F(xiàn)3(Stop)設(shè)為16MHz。

(2)按“Amplitude”鍵，將子菜單F1(RefLevel)設(shè)為0dB，F(xiàn)2(Scale)設(shè)為10dBm。

(3)按“BW”鍵，將RBW手動設(shè)置為3kHz。

(4)按“PeakSearch”鍵，用光標(biāo)去尋找顯示器上的峰值信號，再按“NextPeak”鍵，讓游標(biāo)去尋找顯示器上下一個峰值信號，并將每個峰值信號的參數(shù)顯示于屏幕右上角。9.2.3GSP-827型頻譜分析儀操作練習(xí)

(1)用F40型函數(shù)信號發(fā)生器輸出頻率為2MHz、幅度分為2VP-P或10mVP-P的方波信號，用頻譜分析儀觀察基波及七次以內(nèi)的諧波分量。

(2)用F40型函數(shù)信號發(fā)生器和EE1641B型函數(shù)信號發(fā)生器分別輸出頻率為2MHz、幅度為200mVP-P的正弦波信號，用頻譜分析儀觀察基波、二次諧波，三次諧波信號。

(3)用F40型函數(shù)信號發(fā)生器輸出一調(diào)幅波信號：載波為正弦波，頻率為1MHz，幅度為10mVP-P，調(diào)制信號為正弦波，頻率為20kHz，調(diào)制深度為50%。用頻譜分析儀觀測其頻譜分布。

提示：調(diào)幅是將低頻的調(diào)制信號頻率搬移到高頻的載波信號附近，其頻譜分析如圖9-17所示。頻率設(shè)置時“Center”可選擇載波頻率，“Span”應(yīng)大于調(diào)制信號頻率的兩倍。參考準(zhǔn)位的設(shè)置應(yīng)考慮輸入信號有效值的單位轉(zhuǎn)換，如10mVP-P信號的有效值約為3.57mVrms，阻抗匹配為50Ω時，電平值約等于－36dBm。

(4)接收外部信號。外差掃頻式頻譜儀的頻率變換原理與超外差式收音機相關(guān)，用它可接收廣播信號、手機信號等。讀者們可利用天線接收空中電磁波，通過測量儀器進行練習(xí)。圖9-17調(diào)幅波的頻譜圖9.2.4頻譜分析儀的操作注意事項

1．頻率

1)與頻率顯示有關(guān)的頻譜儀指標(biāo)

頻率范圍：頻譜儀能夠進行正常工作的最大頻率區(qū)間。例如：GSP-827型頻譜儀的頻率范圍為9kHz～2.7GHz。

掃描寬度(Span)：頻譜儀在一次測量(即一次頻率掃描)過程中所顯示的頻率范圍，可以小于或等于輸入頻率范圍，通常根據(jù)測試需要自動調(diào)節(jié)或手動設(shè)置(利用“Star”與“Stop”功能設(shè)置)。頻率分辨率：能夠?qū)⒆羁拷膬蓚€相鄰頻譜分量(兩條相鄰譜線)分辨出來的能力。頻率分辨率主要由中頻濾波器的帶寬(RBW)和選擇性決定，但最小分辨率還受到本振頻率穩(wěn)定度的影響。在FFT分析儀中，頻率分辨率取決于實際采樣頻率和分析點數(shù)。

掃描時間(ST)：進行一次全頻率范圍的掃描并完成測量所需的時間。通常希望掃描時間越短越好，但為了保證測量精度，掃描時間必須適當(dāng)。與掃描時間相關(guān)的因素主要有掃描寬度、分辨率帶寬、視頻濾波。相位噪聲：反映頻率在極短期內(nèi)的變化程度，表現(xiàn)為載波的邊帶。相位噪聲由本振頻率或相位不穩(wěn)定引起，本振越穩(wěn)定，相位噪聲就越低；同時它還與分辨率帶寬(RBW)有關(guān)，RBW縮小至原來的1/10，相位噪聲電平值減小10dB。通過有效設(shè)置頻譜儀，相位噪聲可以達到最小，但無法消除。

2)與頻率顯示有關(guān)的頻譜儀功能設(shè)置鍵

Span：設(shè)置當(dāng)前測量的頻率范圍。

中心頻率：設(shè)置當(dāng)前測量的中心頻率。

RBW：設(shè)置分辨率帶寬。通常RBW的設(shè)置與Span聯(lián)動。

2．幅度

1)與幅度顯示有關(guān)的頻譜儀指標(biāo)

動態(tài)范圍：同時可測的最大信號與最小信號的幅度之比。通常動態(tài)范圍是指從不加衰減時的最佳輸入信號電平起，一直到最小可用的信號電平為止的信號幅度變化范圍。

靈敏度：靈敏度規(guī)定了頻譜儀在特定的分辨率帶寬下或歸一化到1Hz帶寬時的本底噪聲，常以dBm為單位。靈敏度指標(biāo)表示的是頻譜儀在沒有輸入信號的情況下因噪聲而產(chǎn)生的讀數(shù)，只有高于該讀數(shù)的輸入信號才可能被檢測出來。

參考電平：頻譜儀當(dāng)前可顯示的最大幅度值，即屏幕上頂格橫線所代表的幅度值(RefLevel)。

2)與幅度顯示有關(guān)的頻譜儀功能設(shè)置鍵

縱坐標(biāo)類型：選擇縱坐標(biāo)類型是線性(V、mV、μV等)還是對數(shù)(dB、dBc、dBm、dBv、dBμv等)。

刻度/div：選定坐標(biāo)類型之后，選擇每格所代表的刻度值。

參考電平：確定當(dāng)前可顯示的最大幅度值，該值的單位與已選擇的坐標(biāo)類型相同。

3．其他功能鍵

Marker：開啟Marker功能，可以對當(dāng)前顯示跡線所對應(yīng)的測量值進行多種標(biāo)識。常用功能如：尋找峰值(PeakSearch)，即把Marker指向跡線的幅度最大值處，并顯示該最大幅度值以及最大幅值點的頻率值；相對測量，使用兩個Marker，測量它們各自所在位置的幅度、頻率差，等等。

保存：可以保存如當(dāng)前參數(shù)設(shè)置、測量結(jié)果以及屏幕顯示等各類數(shù)據(jù)，并提供多種保存方式，如可存為文本文件、ASCII碼文件、位圖圖片文件等。

輸入鍵：用于輸入將要設(shè)置的數(shù)值，如Span、中心頻率、RBW、參考電平等，可以使用數(shù)字、單位鍵，也可以扭動旋鈕連續(xù)調(diào)節(jié)。9.2.5GSP-827型頻譜分析儀主要技術(shù)指標(biāo)

(1)頻率范圍：9kHz～2.7GHz。

(2)頻率相位噪聲：－85dBc/Hz(載波頻率為1GHz、頻偏為20kHz處1Hz帶寬的噪聲電平)。

(3)振幅輸入范圍：RBW設(shè)置為3kHz時，－100dBm～+20dBm(掃頻范圍為1MHz～2.5GHz)；－95dBm～+20dBm(掃頻范圍為2.5GHz～2.7GHz)；－70dBm～+20dBm(掃頻范圍為150kHz～1MHz)；－100dBm～+20dBm(掃頻范圍為50kHz～150kHz)。

(4)幅度參考準(zhǔn)位：－30dBm～+20dBm，過載保護。

(5)平均噪聲：－130dBm/Hz，1MHz～2.7GHz；－125dBm/Hz，2.5GHz～2.7GHz；－105dBm/Hz，150kHz～1MHz；－95dBm/Hz，50kHz～150kHz。

(6)輸入阻抗：50Ω/75Ω。

(7)?RBW帶寬選擇：3kHz、30kHz、300kHz、4MHz。

(8)?VBW頻寬：10Hz～1MHz，以1—3的步進變化。

(9)掃描時間：100ms～25.6s。

9.3頻譜分析儀的基本原理

9.3.1頻譜分析儀的工作原理

1．順序濾波式頻譜分析儀

順序濾波式頻譜分析儀由多個通帶互相銜接的帶通濾波器和共用檢波器構(gòu)成。多個頻率固定且相鄰的帶通濾波器陣列用來區(qū)分被測信號的各種頻率成分，因此得以全面記錄被測信號。

順序濾波式頻譜分析儀的組成框圖如圖9-18所示。圖9-18順序濾波式頻譜分析儀的組成框圖輸入信號經(jīng)放大后送入一組帶通濾波器，這些濾波器的中心頻率分別為f01＜f02＜…＜f0n，由各個濾波器選出的頻率分量通過與階梯波掃描電壓同步的步進換接開關(guān)S順序接入檢波器，經(jīng)檢波、放大后加到示波管垂直偏轉(zhuǎn)板。示波器水平偏轉(zhuǎn)板上加的即是上述階梯波掃描電壓。

2．外差式頻譜分析儀

外差式頻譜分析儀的頻率變換原理與超外差式收音機相同：利用無線電接收機中普遍使用的自動調(diào)諧方式，通過改變掃頻本振的頻率(掃描信號發(fā)生器的頻率)來捕獲待測信號的不同頻率分量，故也稱掃頻外差式頻譜分析儀。掃頻外差式方案是實施頻譜分析的傳統(tǒng)途徑，在高頻段占據(jù)優(yōu)勢地位。

外差式頻譜分析儀的組成框圖如圖9-19(a)所示。圖9-19外差式頻譜分析儀組成及頻譜圖這種方法的中頻窄帶濾波器是固定的，只要改變本級振蕩的掃頻信號頻率即能達到選頻目的。輸入信號中的各個頻率成分在混頻器中與掃頻信號產(chǎn)生差頻，它們依次落入窄帶濾波器的通頻帶內(nèi)，被濾波器選出，并經(jīng)檢波器加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板，即光點垂直偏移正比于該頻率分量的幅值。同時，由于示波管的掃描電壓就是掃頻信號的調(diào)制電壓