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频谱分析仪维修与保养简述

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校准频谱分析仪维修简称频谱仪,是用来显示频域信号幅度的仪器,在射频领域有“射频万用表”的美称。在射频领域,传统的万用表已经不能有效测量信号的幅度,示波器测量频率很高的信号也比较困难,而这正是频谱分析仪的强项。

    频谱仪与示波器维  属于两种类型的仪器,示波器主要显示时域信号幅度的变化,而频谱仪显示的是频域信号幅度的变化。对于研究射频的工程师和爱好者,频谱仪是工作的好帮手,它可以形象地展示一定频率范围内信号的幅度,可以据此发现信号的存在和不同类型信号的特征。随着科技的发展,频谱仪也从传统的模拟线路进化到数字化频谱仪,被赋予更多的功能,以适应不断出现的复杂信号。

频谱分析仪在射频领域应用非常广泛。频谱仪最基本的作用就是发现和测量信号的幅度。频谱仪可以以图示化的方式显示设定频率范围内的射频信号,信号越强,频谱仪显示的幅度也越大。通过这种特性,频谱仪被用来搜索和发现一定频段内的射频信号,广泛应用在监测电磁环境、无线电频谱监测、电子产品电磁兼容测量、无线电发射机发射特性、信号源输出信号品质、反无线窃听器等领域。频谱仪可以测量射频信号的多种特征参数,包括频率、选频功率、带宽、邻道功率、调制波形、场强等。在射频信号的频率测量方面,虽然频率计是专业的设备,但遇到时分多址的信号(GSM移动电话、IDEN、TETRA的信号)、跳频的信号、宽带的信号,普通频率计无法准确计数,功率计无法及时测量,而频谱仪由于基于高速的信号捕捉,则可以有机会测量这些信号。针对这些常见的不稳定信号,很多中高档频谱仪还在测量软件上做了优化,提供专用的自动测量工具。

    由于频谱仪维  具有图示化射频信号的能力,频谱图可以帮助我们了解信号的特性和类型,有助于最终了解信号的调制方式和发射机的类型。在军事领域,频谱仪在电子对抗和频谱监测中被广泛应用,不同类型的雷达信号、通信电台信号、应答机信号、“敌我”识别器信号都有各自不同特征的频谱图。在民用无线电管理领域,通过频谱图,我们可以及时发现非法使用的频率,这比传统扫描监听的效率要高得多。在不明干扰源的定位中,频谱图有助于判断干扰信号的类型,并推断出产生干扰信号的可能设备,以缩小排查范围。频谱仪还是一部很好的场强仪,具有比较大的动态,一些具有自动测量功能的频谱仪可以方便地读出目标信号的场强数值,同时可以显示目标频率周边的情况。实际应用中,有很多手持频谱仪就替代了场强仪。

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   有的频谱仪内置跟踪信号源,或者支持外接跟踪信号源,频谱仪与跟踪信号源配合使用,可以显示双端口网络的频幅特性,扩展了频谱仪的用途。该功能类似扫频仪和标量网络分析仪的主要功能,比普通老式扫频仪的精度要高得多,可以应用于滤波器的调校。如果频谱仪与跟踪源配合驻波电桥,还能直接图示化显示天线的匹配情况,具有天线分析仪的部分功能。

性能与指标

   标志频谱分析仪性能和特性的主要指标有工作频率范围、分辨率带宽、频率扫宽、动态范围、扫描速度、端口阻抗、平均噪声电平、相位噪声、绝对幅度精度。

   频谱分析仪的工作频率范围是指频谱仪最高工作频率和最低工作频率,标志着频谱仪可以显示频谱的最大范围。在射频应用中,用户往往更关心频谱仪的最高工作频率,这使其成为用户关心频谱仪性能的第一指标。

   随着2.4GHz和5.8GHz频段应用的增多,通信信号使用频率不断提高,对频谱仪最高工作频率的要求也不断提升。早期的常规频谱仪工作频率最高在1~2GHz,当时看上去已经很高了,而现在的频谱仪基本上都是从3GHz起步,工作频率高的可以达到50GHz,很多实验室都将40GHz的频谱仪作为标准配置。对于一些频率很低信号的应用也有对应专用的低频频谱分析仪,工作频率在10mHz~100kHz.

   频谱分析仪的档次不仅仅取决于工作频率范围,信号显示的品质高低更关系到分辨率、带宽、频率扫宽、动态范围、扫描速度、平均噪声电平、相位噪声、绝对幅度精度等指标。分辨率、带宽与频谱仪对信号的解析能力有关,对于一些窄带信号,使用高分辨率更容易展现信号的特征。通常,高档的频谱仪分辨率基本可以做到1Hz水平,中档产品在100Hz~1kHz水平。高动态的频谱仪有利于信号的显示,并可以减小信号的失真,特别适合大小信号并存的情况。

   频谱仪的扫描速度与仪器硬件处理性能有关,扫描速度关系到信号显示的实时性。绝大部分的频谱仪都属于扫频型构架,高扫描速度带来高刷新率,这对于捕捉偶发的信号更为有利。高速扫描处理能力使得用户有机会设置、使用更大的扫描带宽和更精细的分辨率,同时频谱图刷新不至于太慢。对于需要检测微小信号的应用,就需要低噪声的频谱仪,这对仪器的放大器电路和频率合成器以及基准都提出了很高的要求。对于很多小信号的测量,并不是只需加个放大器那么简单。

   电子检测仪器维修作为附加和扩展功能,硬件上主要有跟踪发生器、前置放大器、中频输出、通信端口。跟踪发生器主要是用来配合频谱仪显示两端口网络的频幅特性,前置放大器主要用来显示微小信号,多用在EMC/EMI中。在软件上,主要是授权一些功能的开放和附加测量功能的软件。

   此外,频谱分析仪还有一个“近亲”--“信号分析仪(signal analyzer)”.通常,信号分析仪与频谱仪同宗同源,但具有更高的参数指标,更适合测量特定的复杂信号。

   在同等级技术水平下,台式频谱仪的性能无疑是最好的。目前高性能的频谱仪和信号分析仪体积和重量虽有改善,但都还是很大,其提供的一流性能主要适合对复杂和瞬时信号进行精密分析和对新型数字信号进行测量。便携式频谱仪一般可以视为通用频谱仪,提供主流的性能,适合常规传统应用。手持式频谱仪提供尚可的性能,适合现场的快速检测和高移动性要求。

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