頻譜分析儀應(yīng)用原理信號(hào)處理和頻譜分析的系統(tǒng)學(xué)習(xí)課程概述課程目標(biāo)掌握頻譜分析基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)內(nèi)容了解各種測(cè)量模式與應(yīng)用預(yù)期成果第一章：頻譜分析基礎(chǔ)信號(hào)與頻譜的關(guān)系任何信號(hào)都可分解為不同頻率正弦波時(shí)域和頻域分析時(shí)域顯示信號(hào)隨時(shí)間變化頻域顯示信號(hào)頻率成分分布頻譜分析的重要性通信系統(tǒng)信道質(zhì)量評(píng)估信號(hào)干擾識(shí)別電子工程電路性能驗(yàn)證噪聲來(lái)源定位音頻處理聲音品質(zhì)分析頻率響應(yīng)測(cè)量頻譜分析儀類型FFT分析儀基于快速傅里葉變換適合低頻信號(hào)分析超外差式分析儀采用頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)廣泛應(yīng)用于射頻測(cè)量實(shí)時(shí)頻譜分析儀可捕捉瞬態(tài)信號(hào)無(wú)縫頻譜監(jiān)測(cè)能力第二章：頻譜分析儀工作原理信號(hào)輸入射頻前端處理1混頻轉(zhuǎn)換降低信號(hào)頻率2中頻處理濾波與放大3檢波顯示數(shù)據(jù)處理與可視化4信號(hào)輸入射頻輸入端標(biāo)準(zhǔn)阻抗接口輸入衰減器防止大信號(hào)過(guò)載前置放大器提高微弱信號(hào)靈敏度混頻過(guò)程1本地振蕩器產(chǎn)生可變頻率信號(hào)2混頻器輸入信號(hào)與本振信號(hào)相乘3中頻信號(hào)生成產(chǎn)生差頻作為中頻信號(hào)中頻處理中頻放大器提升信號(hào)幅度分辨率帶寬濾波器確定頻率分辨能力對(duì)數(shù)放大器實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)范圍顯示檢波與視頻處理包絡(luò)檢波器提取信號(hào)包絡(luò)視頻帶寬濾波器平滑顯示噪聲視頻平均減少隨機(jī)噪聲影響掃描與顯示1掃描發(fā)生器控制本振頻率變化2數(shù)字存儲(chǔ)保存測(cè)量數(shù)據(jù)3顯示處理生成頻譜圖形第三章：頻譜分析儀關(guān)鍵參數(shù)頻率范圍測(cè)量信號(hào)的頻率上下限分辨率區(qū)分相鄰信號(hào)的能力動(dòng)態(tài)范圍最大與最小可測(cè)信號(hào)比靈敏度檢測(cè)微弱信號(hào)的能力頻率范圍與頻率精度參數(shù)定義重要性起始/終止頻率測(cè)量頻段邊界確定觀測(cè)范圍中心頻率/頻率跨度觀測(cè)窗口設(shè)置聚焦關(guān)注點(diǎn)頻率精度/穩(wěn)定性頻率測(cè)量準(zhǔn)確度影響測(cè)量可靠性分辨率帶寬（RBW）窄RBW高分辨率掃描慢中等RBW平衡設(shè)置寬RBW低分辨率掃描快視頻帶寬（VBW）VBW定義檢波后低通濾波帶寬決定顯示平滑程度對(duì)測(cè)量影響小VBW平滑噪聲大VBW保留細(xì)節(jié)變化選擇原則測(cè)噪聲用小VBW測(cè)調(diào)制用大VBW動(dòng)態(tài)范圍最大輸入電平不失真信號(hào)上限線性測(cè)量區(qū)間準(zhǔn)確測(cè)量范圍噪聲底限可檢測(cè)信號(hào)下限靈敏度與噪聲系數(shù)-170理論噪聲底限dBm/Hz@室溫10典型噪聲系數(shù)dB@前端-90實(shí)際靈敏度dBm@1MHzRBW掃描時(shí)間第四章：頻譜分析儀測(cè)量模式掃頻模式逐點(diǎn)掃描頻率范圍零頻寬模式監(jiān)測(cè)單頻點(diǎn)隨時(shí)間變化實(shí)時(shí)頻譜分析并行處理寬帶信號(hào)掃頻模式原理本振頻率連續(xù)變化適用場(chǎng)景穩(wěn)態(tài)信號(hào)分析優(yōu)缺點(diǎn)覆蓋寬頻率不適合瞬態(tài)信號(hào)零頻寬模式原理固定頻率點(diǎn)時(shí)域顯示幅度變化適用場(chǎng)景脈沖信號(hào)分析時(shí)域特性測(cè)量?jī)?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)：高時(shí)間分辨率缺：僅觀察單一頻率實(shí)時(shí)頻譜分析模式原理并行數(shù)字信號(hào)處理無(wú)縫捕獲頻譜適用場(chǎng)景瞬態(tài)信號(hào)捕獲頻譜占用監(jiān)測(cè)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)：100%捕獲概率缺：頻率范圍受限第五章：頻譜分析儀測(cè)量技術(shù)信號(hào)測(cè)量電平、頻率、帶寬質(zhì)量分析信噪比、失真特殊測(cè)量調(diào)制、相位噪聲系統(tǒng)測(cè)試發(fā)射機(jī)、接收機(jī)信號(hào)電平測(cè)量頻率測(cè)量載波頻率使用標(biāo)記定位峰值頻率偏移測(cè)量相對(duì)預(yù)期值差異頻率穩(wěn)定度長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)頻率漂移帶寬測(cè)量占用帶寬包含99%信號(hào)功率發(fā)射帶寬滿足規(guī)定衰減調(diào)制帶寬含調(diào)制信息帶寬信噪比測(cè)量測(cè)量信號(hào)電平標(biāo)記峰值測(cè)量噪聲電平采用噪聲標(biāo)記計(jì)算比值SNR=信號(hào)-噪聲諧波失真測(cè)量1測(cè)量基波記錄頻率和幅度2測(cè)量諧波記錄2次、3次諧波幅度3計(jì)算THD諧波功率與基波比值互調(diào)失真測(cè)量2測(cè)試信號(hào)等幅度、間隔頻率3階互調(diào)2f?-f?和2f?-f?5階互調(diào)3f?-2f?和3f?-2f?相位噪聲測(cè)量第六章：頻譜分析儀應(yīng)用實(shí)例射頻發(fā)射機(jī)測(cè)試1發(fā)射功率測(cè)量通道功率積分2頻率穩(wěn)定度測(cè)試長(zhǎng)時(shí)間頻率漂移監(jiān)測(cè)3帶外發(fā)射測(cè)量頻譜掩模測(cè)試接收機(jī)測(cè)試靈敏度測(cè)量最小可檢測(cè)信號(hào)選擇性測(cè)試抗鄰道干擾能力互調(diào)抑制比非線性失真抵抗力天線測(cè)試天線增益測(cè)量比較法測(cè)試需標(biāo)準(zhǔn)增益天線駐波比測(cè)量反射功率測(cè)定需方向耦合器方向圖測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)掃描測(cè)量需無(wú)反射環(huán)境電磁兼容性（EMC）測(cè)試輻射發(fā)射測(cè)量天線接收設(shè)備發(fā)射電磁波傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量線路耦合接收電源線干擾抗擾度測(cè)試外部信號(hào)干擾下性能測(cè)試無(wú)線通信系統(tǒng)測(cè)試信道功率測(cè)量積分帶寬內(nèi)總功率檢驗(yàn)發(fā)射功率合規(guī)性鄰道功率比測(cè)量相鄰信道泄漏功率評(píng)估干擾風(fēng)險(xiǎn)誤碼率測(cè)試結(jié)合矢量分析儀評(píng)估傳輸質(zhì)量雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)試脈沖參數(shù)測(cè)量脈寬、占空比雜波抑制比測(cè)量信號(hào)與雜波比多普勒頻移測(cè)量目標(biāo)速度分析音頻系統(tǒng)測(cè)試第七章：高級(jí)測(cè)量技術(shù)矢量信號(hào)分析獲取幅度與相位信息調(diào)制分析解調(diào)信號(hào)提取特性脈沖分析測(cè)量時(shí)域特性參數(shù)時(shí)域測(cè)量信號(hào)時(shí)間特性分析矢量信號(hào)分析原理介紹同時(shí)測(cè)量幅度和相位I/Q分量分析應(yīng)用場(chǎng)景數(shù)字調(diào)制信號(hào)分析通信系統(tǒng)測(cè)試與傳統(tǒng)頻譜分析對(duì)比傳統(tǒng)：僅幅度信息矢量：幅度+相位調(diào)制分析脈沖分析參數(shù)測(cè)量方法應(yīng)用脈沖寬度零頻寬模式雷達(dá)特性脈沖重復(fù)頻率時(shí)域分析雷達(dá)識(shí)別脈沖間隔時(shí)間標(biāo)記信號(hào)定時(shí)時(shí)域測(cè)量零頻寬設(shè)置固定中心頻率觸發(fā)設(shè)置選擇合適觸發(fā)源和電平采集數(shù)據(jù)記錄信號(hào)隨時(shí)間變化分析結(jié)果提取時(shí)域特性參數(shù)頻譜監(jiān)測(cè)長(zhǎng)時(shí)間頻譜記錄瀑布圖顯示時(shí)變特性頻譜占用率分析統(tǒng)計(jì)信道使用情況干擾信號(hào)定位方向測(cè)向與位置確定第八章：頻譜分析儀誤差與校準(zhǔn)頻率誤差影響測(cè)量準(zhǔn)確度幅度誤差影響電平測(cè)量2噪聲誤差影響微弱信號(hào)失真誤差產(chǎn)生假信號(hào)4頻率響應(yīng)誤差產(chǎn)生原因輸入衰減器不平坦混頻器轉(zhuǎn)換損耗變化影響不同頻率準(zhǔn)確度不同比較測(cè)量結(jié)果不一致校準(zhǔn)方法使用跟蹤源存儲(chǔ)校正因子幅度精度誤差產(chǎn)生原因檢波器非線性影響電平測(cè)量不準(zhǔn)確校準(zhǔn)方法使用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源噪聲誤差0.5dB偏差對(duì)數(shù)檢波引起1.05校正因子RMS檢波器2.5dB不確定度噪聲測(cè)量失真誤差產(chǎn)生原因混頻器非線性影響產(chǎn)生假信號(hào)校準(zhǔn)方法增加輸入衰減自校準(zhǔn)技術(shù)1內(nèi)部校準(zhǔn)內(nèi)置校準(zhǔn)源自動(dòng)校準(zhǔn)程序2外部校準(zhǔn)外部標(biāo)準(zhǔn)源專業(yè)校準(zhǔn)步驟3校準(zhǔn)周期日常自校準(zhǔn)年度專業(yè)校準(zhǔn)第九章：頻譜分析儀選擇與使用技巧選型考慮性能要求匹配參數(shù)設(shè)置優(yōu)化測(cè)量配置捕獲技巧高效信號(hào)捕獲數(shù)據(jù)處理有效結(jié)果分析選擇頻譜分析儀的考慮因素因素入門級(jí)中級(jí)高級(jí)頻率范圍3GHz26.5GHz110GHz分辨率帶寬1kHz10Hz1Hz動(dòng)態(tài)范圍70dB100dB120dB測(cè)量速度慢中等快測(cè)量設(shè)置優(yōu)化信號(hào)可視性適當(dāng)RBW和VBW測(cè)量速度優(yōu)化掃描時(shí)間測(cè)量精度合適檢波器信號(hào)捕獲技巧觸發(fā)技術(shù)視頻觸發(fā)外部觸發(fā)頻率掩碼觸發(fā)頻譜捕獲最大保持最小保持平均功能信號(hào)跟蹤信號(hào)搜索自動(dòng)調(diào)諧頻率計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)分析與解釋標(biāo)記功能使用峰值搜索噪聲標(biāo)記極限線設(shè)置合格性判斷報(bào)警功能數(shù)據(jù)導(dǎo)出與處理保存測(cè)量數(shù)據(jù)離線分析常見問題與解決方法動(dòng)態(tài)范圍不足減小輸入衰減使用前置放大器靈敏度不夠減小RBW增加平均次數(shù)測(cè)量速度慢增大RBW和VBW減少頻率點(diǎn)數(shù)第十章：頻譜分析技術(shù)的未來(lái)發(fā)展實(shí)時(shí)寬帶分