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【解读】什么情况下需要使用频谱分析仪?

示波器和频谱分析仪对于很多高校老师、研发工程师、生产测试工程师等很多研发工作者并不陌生,甚至可以说是非常熟悉。那么示波器和频谱仪究竟有什么区别?在工作中什么时候更应该用频谱仪?

频谱分析仪是一种测试测量设备,主要用于射频和微波信号的频域分析,包括测量信号的功率,频率,失真等。它的性能主要是从实时带宽,动态范围,灵敏度和功率测量准确度等四个方面来评价。也是研究电信号频谱结构的仪器,用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量,可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数,是一种多用途的电子测量仪器。

市面上常见的示波器是都有频谱显示功能滴,这个主要是使用了傅里叶变换(FFT)来进行了时域和频域的转换,但示波器的FFT和频谱仪在射频测试应用有什么区别呢?

1。 适用的信号类型不同:

示波器:示波器主要用途用来观察信号的时域特性(也就是电压随时间的变换特性),主要适用于基带信号的分析(正弦波,方波,比特流等未调制信号)。

频谱仪:频谱仪主要针对射频信号(尤其是带了调制的复杂信号或者多频率信号,这样的信号在时间轴上几乎看不出任何规律)的分析。虽然示波器也可以通过FFT从频率域的角度显示信号,但它的性能指标一般不足以分析射频的,带调制的信号。下面会做进一步的解释。

2. 测量的带宽不同:

示波器:示波器的设计主要用于观察基带信号的,所以一般来说带宽都不是很宽,最常见的是几十到几百MHz。当然,随着数字电路技术的快速发展,基带信号的速率也在快速提升,所以,一些中高档的示波器也能到GHz这个数量级。

频谱仪:频谱仪主要用以分析载波及调制了的射频信号,所以频谱仪的频率范围通常要宽很多,举例说安捷伦的入门级频谱仪N9322C就是7GHz的,高端一点的N9000A CXA26.5 GHz,更高端的N9030A PXA可以到50 GHz

3。 测量内容不同:

示波器:示波器观察的是电压随时间的变换,所以通常看到的是正弦波,方波,比特流等,关注电压,周期,上升,下降沿,过冲,毛刺,以及多路信号间的时序等特征。

频谱仪:频谱仪看的是射频信号的功率,频率,失真(谐波和互调产物),调制后的带宽,泄漏到相邻信道的大小,噪声测试,以及复杂调制信号的深入分析(调制度,IQ星座图,调制误差等等)

4。 灵敏度不同:

示波器:示波器看的都是基带信号并通过传导方式连接,信号幅度一般都较强,在几伏,十分之几或百分之几伏(功率在毫瓦级),频谱仪:频谱仪很多时候需要测量发射信号频谱或从空中接受到的射频信号,功率往往比1毫瓦还低数个甚至十几个十次方的,换算过来就是几微伏甚至更低。

5.动态范围不同:所谓动态范围,是指同时观测大信号和小信号的能力。

示波器:示波器在观测一个主信号刻度在伏特级的信号的时候,能方便观察的的细微信号或波动在零点几或零点零几伏。也就是说电压的十分之或百分之几的分辨率(功率的百分之或者万分之几)。

频谱仪:频谱仪可以同时观测的小信号可以是大信号的功率的百万分之一,千万分之一,一亿分之一。而在射频测量领域,经常需要这样大的动态范围。

以上内容主要介绍示波器和频谱仪不同使用情况下的区别。综上所述,虽然都是信号分析,但是在下面情况的时候可能更需要一台频谱仪而不是示波器:

1关注的是射频设备和射频信号测试(载波以及经过调制以后信号),比如测试射频收发信机

2宽频段内对未知信号进行检查,比如空中信号的成分以及各种射频干扰,电子产品的的EMC测试等。

3同时关注大信号和微小信号,比如希望了解发射机的信号的失真,互调,杂波等。
    4.关注毫伏级以下的弱小信号的时候,比如关注印刷电路板上信号间的耦合,电源和时钟上寄生的杂波等。如下图所示:

以上四点为频谱仪常见使用问题,其中前面三种应用情况是典型的频谱分析仪的应用,而第四种情况是工程师们不怎么熟悉,也是最令电路设计工程师头痛的问题。很多时候,工程师们在研发后期发现整机有问题进行故障诊断和调试时才考虑到这个。综上所述频谱仪日常应用问题相信大家都有初步了解,如果还有更好的补充或者建议欢迎登录西安安泰仪器维修官网(www。agitekservice。com)或者关注安泰测试微信公众号留言探讨。

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