深入研究频谱，RF分析非常简单！

频谱（以下简称频谱）是在射频领域进行信号测试和分析的基本仪器，可帮助射频工程师完成信号频率和功率的测量. 自从频谱发展以来，已经衍生出各种名称，例如超外差频谱，信号和实时频谱. 尽管名称不同，但是主要功能仍然是测量RF /微波信号，但是它们仅是处理/每个对信号分析和可伸缩性都有自己的侧重点. 随着各种仪器制造商技术的进步，频谱的精度越来越高频谱的失真测量，分析功能越来越多，价格也越来越高. 对于大多数中小型企业来说，频谱的投资通常很重要. 是否有可能在考虑信号测量准确性的同时选择具有成本效益的产品？今天，我们将讨论使用频谱进行测量时如何进行必要的优化.

1. 优化低电平测量的灵敏度

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频谱测量低电平信号的能力受到频谱内部噪声的限制. 频谱和放大器的内部混频器在所有级别上都会产生噪声，检测器会将其反映为显示平均噪声级别（DANL）. 当我们测量小信号时，信号幅度将接近频谱的内部噪声. 被测信号的信噪比越低，测量误差越大.

合理的参数设置可以提高本底噪声. 图1显示了频谱的DANL淹没的信号. 为了正确测量此低功率信号，必须通过最小化输入衰减来降低分辨率带宽（RBW）. ），然后打开前置放大器以减小频谱的DANL，以便突出显示小信号.

图1

首先，频谱的输入衰减器的设置将更改DANL. 输入衰减器用于保护频谱的内部电路不受大功率信号损坏. 输入衰减器的增加可以减少到达输入混频器的信号. 功率. 由于频谱的噪声是在输入衰减器之后产生的，因此较大的输入衰减设置将降低信噪比. 在大多数情况下，输入衰减器设置处于自动（AUTO）状态，即频谱已自动设置（例如DSA800E系列10 dB），但是在某些测试低功率信号的情况下，输入衰减器会更小需要进行设置以降低频谱的本底噪声. 在这种情况下，衰减器应设置为0 dB.

混频器输出后的放大器放大衰减的信号. 除了放大输入信号外，噪声也被放大，导致频谱的DANL升高. 然后，信号通过RBW中频滤波器，因此降低RBW可以降低噪声能量到达频谱的检测器，从而降低频谱的DANL.

图2中的示例显示，随着频谱的不同设置，DANL逐渐减小.

图2

当需要进一步提高测量灵敏度时，应使用低噪声和高增益的前置放大器. 现在，频谱通常具有内部前置放大器（前置放大器），可以将信噪比提高约20dB（例如，DSA800系列为17dB）. 这对于某些小信号测量（例如，寄生信号测量，-110 dBm以下的信号功率测量）非常有用. 频谱中的前置放大器默认情况下处于关闭状态，使用时需要手动将其打开. 同时，打开前置放大器时要注意输入信号电平，以免损坏前置放大器.

执行伪信号测量时频谱的失真测量，要求伪信号应低于特定限制. DSA800E系列频谱可以提供模板确定功能，如图5所示. 比较组幅度和频率极限线. 如果被测信号在极限线内，则屏幕显示PASS. 如果信号超过极限线，屏幕将显示失败. 此功能还可以用于EMI预测试方向.

图3

2. 识别内部失真分量

在测试谐波，杂散和其他项目时，有必要测量和分析输入信号载波外部的失真分量. 但是，应注意，有时当输入信号较大且输入衰减设置不足时，会导致频谱内部失真. 此时，失真分量会影响测量结果，甚至可能将失真产物误解为测量信号. 如何判断失真是频谱内部产生的还是被测信号本身的失真？使用频谱的输入衰减器可以做出简单的决定.

图4显示了信号的二次谐波. 首先将频谱的输入衰减设置为0 dB，然后打开第二条迹线并将输入衰减设置为10 dB. 观察频谱显示的测量结果. 轨迹是否变化，如果没有变化（如图5所示），则内部生成的失真对测量没有影响. 如果轨迹发生变化，则意味着频谱的混频器已产生内部失真. 这种方法还可以有效地识别虚假信号.

图4

图5

3. 选择合适的检测方法

现代频谱使用数字信号处理技术将混合和滤波后的信号数字化. 检测方法. 具有不同特性的信号功率测试结果与检波器的选择有关.

频谱使用迹线在屏幕上显示扫描的信号. 对于轨迹上的每个点，频谱始终在特定时间间隔内捕获所有数据. 然后，使用当前选择的检测器类型处理捕获的数据（获取峰值，平均值等），然后在屏幕上显示处理的数据（一个点）.

图6

选择哪种检测方法将直接影响最终的测量结果. 不同制造商的频谱的检测方法可能不完全相同. 下面以RIGOL公司的DRIG800为例:

正峰值: 对于迹线上的每个点，正峰值检测都会在相应的时间间隔内显示采样数据中的最大值. 适用于连续波信号和信号搜索测试.

负峰: 对于迹线上的每个点，负峰检测将显示相应时间间隔内采样数据的最小值. 适用于小信号测试.

采样检测: 对于轨迹上的每个点，采样检测都会显示与相应时间间隔的中心时间点相对应的瞬态电平. 适用于噪声或类似噪声信号测试.

标准检测: 标准检测（也称为普通检测或Rosenfell检测）依次选择采样数据段中的最大值和最小值，即对于迹线上的每个奇数点，选择显示采样数据对于轨迹上的每个偶数点，将显示采样数据的最小值. 使用标准检测以肉眼观察信号幅度变化的范围. 适用于正弦和噪声成分的信号分析.

有效值平均: 对于每个数据点，检测器在相应的时间间隔内对采样数据执行均方根计算. 有效的平均检测可以抑制噪声并观察微弱的信号.

平均电压: 对于每个数据点，检测器在相应的时间间隔内对采样数据进行算术平均. 将电压平均后转换为功率，适用于脉冲信号上升/下降时间的测量.

准峰值（DSA800选件）: 准峰值检测是峰值检测的加权形式. 对于每个数据点，检测器使用具有特定充电和放电结构的电路以及CISPR Publication 16标准中指定的显示时间常数作为权重，对相应时间间隔内的峰值进行检测，以加权检测到的峰值. 显示加权结果. 特别适合EMI测试.

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