频谱分析仪是射频微波设计和测试工作中的常用仪器,它能够帮助电子工程师完成频谱观测、功率测量以及复杂信号解调分析等工作。
中文名称 | 实时频谱分析仪 | 外文名称 | Real-time spectrum analyzer |
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设备 | 工作中的常用仪器 | 实质 | 电子工程师完成频谱观测 |
实时频谱分析仪普遍采用快速傅里叶变换(FFT)来实现频谱测量。FFT技术并不是实时频谱仪的专利,其在传统的扫频式频谱仪上亦有所应用。但是实时频谱仪所采用的FFT技术与之相比有着许多不同之处,同时其测量方式和显示结果也有所不同:
高速测量:频谱仪分析仪的信号处理过程主要包括两步,即数据采样和信号处理。实时频谱仪为了保证信号不丢失,其信号处理速度需要高于采样速度。恒定的处理速度:为了保证信号处理的连续性和实时性,实时频谱仪的处理速度必须保持恒定。传统频谱仪的FFT计算在CPU中进行,容易受到计算机中其它程序和任务的干扰。实时频谱仪普遍采用专用FPGA进行FFT计算,这样的硬件实现既可以保证高速性,又可以保证速度稳定性。频率模板触发(Frequency Mask Trigger):FMT是实时频谱仪的主要特性之一,它能够根据特定频谱分量大小作为触发条件,从而帮助工程师观察特定时刻的信号形态。传统的扫频式频谱仪和矢量信号分析仪一般只具备功率或者电平触发,不能根据特定频谱的出现情况触发测量,因此对转瞬即逝的偶发信号无能为力。因此传统扫频频谱仪和实时频谱分析仪各自有着自己的应用场景。丰富的显示功能:传统频谱仪的显示专注在频率和幅度的二维显示,只能观察到测量时刻的频谱曲线。而实时频谱仪普遍具备时间,频率,幅度的三维显示,甚至支持数字余辉和频谱密度显示,从而帮助测试者观察到信号的前后变化及长时间统计结果。实时频谱分析仪主要应用
实时频谱分析仪能够在实时分析带宽之内无缝地进行FFT计算和频谱触发,因此十分有利于瞬态信号的捕获和分析,在频谱监测,雷达系统设计,跳频电台测试,振荡器研发等领域有着广泛的应用。以下是几种典型应用场景下的测试效果:
传统上一般将频谱仪分为三类:扫频式频谱仪,矢量信号分析仪和实时频谱分析仪。实时频谱分析仪是随着现代FPGA技术发展起来的一种新式频谱分析仪,与传统频谱仪相比,它的最大特点在于在信号处理过程中能够完全利用所采集的时域采样点,从而实现无缝的频谱测量及触发。由于实时频谱仪具备无缝处理能力,使得它在频谱监测,研发诊断以及雷达系统设计中有着广泛的应用。
当前的实时频谱仪部分是专用的仪表,部分可通过传统的频谱仪升级实现。实时频谱仪和传统频谱仪有共同的指标,例如频率,分析带宽,动态范围等;同时也有自己独特的指标,例如FFT速度,最短截获时间等,其主要指标包含:
频率:频谱仪分析仪能检测的最高频率值,一般无线通信要求的频率上限在十几个GHz,军用,航天类型的应用要求在50GHz以上,甚至达到100GHz以上。
分析带宽:频谱仪能够同时分析的最大信号频率范围,一般取决于其中频ADC的带宽最高,随着微电子技术的发展,现在频谱仪的分析带宽已经从最初的几十MHz增加到一百MHz以上。对于实时频谱仪而言,分析带宽越宽,其ADC的采样率越高,实时FFT计算的要求也越高。
无杂散动态范围(SFDR):衡量频谱仪同时观察大小信号的能力,该参数一般取决于频谱仪的底噪,ADC位数等。
100%截获信号持续时间:实时频谱仪虽然适合观察瞬态信号,但是对信号的持续时间也有特定要求,高于一定持续时间的信号能够被100%地准确测量到;低于该时间的信号可能会被捕获,但是幅度精度不能保证。
FFT计算速度:频谱仪里面的FPGA硬件进行FFT计算的速度。
磨音频谱分析仪使用说明书 1 磨音频谱分析仪( DF-6811A)使用说明书 一 产品简介 1. 引言 磨音频谱分析仪( DF-6811A)是东方测控技术有限公司为矿山自动化而开发的新 一代智能仪表,是本公司电耳的换代产品。它的主要优点有以下几个方面。 ◆显示直观 。具有数码管显示和光柱显示,光柱显示既可以显示主通道和频谱分析 通道的 4—20mA输出值,也可以从光柱上直观显示磨机负荷情况。 ◆ 调整方便 。具有参数自动调整的功能,如增益、零点由单片机自动调整, 频谱分 析通道的增益由单片机自动进行动态调节,使调整参数更为方便、准确。 ◆接口丰富。 在传感器接口方面进行了扩展,既可以使用号筒传感器也可以使用驻 极体传感器。具有两路 4—20毫安模拟输出和 485数字通讯接口。 ◆频谱分析功能 。本仪表的最大特点是在继承了以往电耳产品的成熟电路(第一通 道)基础上,又增加了频谱分析通道(第
本文介绍了基于GPIB接口的频谱分析仪CAM/CAT系统的工作原理、系统构建、软件设计等,通过在频谱分析仪生产中的应用,表明该系统的测试效果好,通用性强,很好地解决了频谱分析仪的生产测试问题。
微波频谱分析仪架构犹如时域用途的示波器,面板上布建许多功能控制按键,作为系统功能之调整与控制,系统主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。频谱分析仪依信号处理方式的不同,一般有两种类型;实时频谱分析仪(Real-Time Spectrum Analyzer)与扫瞄调谐频谱分析仪(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。实时频率分析仪的功能为在同一瞬间显示频域的信号振幅,其工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器(Detector),再经由同步的多任务扫瞄器将信号传送到CRT 屏幕上,其优点是能显示周期性杂散波(PeriodicRandom Waves)的瞬间反应,其缺点是价昂且性能受限于频宽范围、滤波 频谱分析仪器的数目与最大的多任务交换时间(Switching Time)。
最常用的微波频谱分析仪是扫瞄调谐频谱分析仪,其基本结构类似超外差式接收器,工作原理是输入信号经衰减器直接外加到混波器,可调变的本地振荡器经与CRT 同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率,经混波器与输入信号混波降频后的中频信号(IF)再放大、滤波与检波传送到CRT 的垂直方向板,因此在CRT 的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系。
频谱分析仪工作原理
频谱分析仪的工作原理
频谱分析仪架构犹如时域用途的示波器,面板上布建许多功能控制按键,作为系统功能之调整与控制,实时频谱分析仪(Real-Time Spectrum Analyzer)与扫瞄调谐频谱分析仪(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。实时频率分析仪的功能为在同一瞬间显示频域的信号振幅,其工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器(Detector),再经由同步的多任务扫瞄器将信号传送到CRT 屏幕上,其优点是能显示周期性杂散波(PeriodicRandom Waves)的瞬间反应,其缺点是价昂且性能受限于频宽范围、滤波器的数目与最大的多任务交换时间(Switching Time)。
最常用的频谱分析仪是扫瞄调谐频谱分析仪,可调变的本地振荡器经与CRT 同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率,经混波器与输入信号混波降频后的中频信号(IF)再放大、滤波与检波传送到CRT 的垂直方向板,因此在CRT 的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系,信号流程架构如图1.3 所示。
影响信号反应的重要部份为滤波器频宽,滤波器之特性为高斯滤波器(Gaussian-Shaped Filter),影响的功能就是量测时常见到的解析频宽(RBW,Resolution Bandwidth)。RBW 代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低频宽差异,两个不同频率的信号频宽如低于频谱分析仪的RBW,此时该两信号将重叠,难以分辨,较低的RBW 固然有助于不同频率信号的分辨与量测,低的RBW 将滤除较高频率的信号成份,导致信号显示时产生失真,失真值与设定的RBW 密切相关,较高的RBW 固然有助于宽带带信号的侦测,将增加噪声底层值(Noise Floor),降低量测灵敏度,对于侦测低强度的信号易产生阻碍,因此适当的RBW 宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。
另外的视频频宽(VBW,Video Bandwidth)代表单一信号显示在屏幕所需的最低频宽。如前所说明,量测信号时,视频频宽过与不及均非适宜,都将造成量测的困扰,如何调整必须加以了解。通常RBW 的频宽大于等于VBW,调整RBW 而信号振幅并无产生明显的变化,此时之RBW 频宽即可加以采用。量测RF 视频载波时,信号经设备内部的混波器降频后再加以放大、滤波(RBW 决定)及检波显示等流程,若扫描太快,RBW 滤波器将无法完全充电到信号的振幅峰值,因此必须维持足够的扫描时间,而RBW 的宽度与扫描时间呈互动关系,RBW 较大,扫描时间也较快,反之亦然,RBW 适当宽度的选择因而显现其重要性。较宽的RBW 较能充分地反应输入信号的波形与振幅,但较低的RBW 将能区别不同频率的信号。例如使用于6MHz 频宽视讯频道的量测,经验得知,RBW 为300kHz 与3MHz 时,载波振幅峰值并不产生显著变化,量测6MHz的视频信号通常选用300kHz 的RBW 以降低噪声。天线信号量测时,频谱分析仪的展频(Span)使用100MHz,获得较宽广的信号频谱需求,RBW使用3MHz。这些的量测参数并非一成不变,将会依现场状况及过去量测的经验加以调整。
它采用31段的实时频谱分析仪, RT60简单程序设计和电平测,内置信噪发生器,并提供均衡器设定程序,麦克风音压校正,喇叭相位测量,所有功能和选单均可由左侧的编辑器单手操作或是由中央按键操作完成。通过内含的USB接口能轻松连接至计算机,并由计算机操控所有的功能,超大背光显示屏能帮助您在黑暗环境中顺利操作,而电池可持继使用长达7小时,这一款多功能的PAA3绝对会使使您爱不释手。