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頻譜分析儀儀器特性
分析頻譜分析儀的訊息處理過程
在量測高頻信號時，外差式的頻譜分析儀混波以后的中頻因放大之故，能得到較高的靈敏度，且改變中頻濾波器的頻帶寬度，能容易地改變頻率的分辨率，但由于超外差式的頻譜分析儀是在頻帶內掃瞄之故，因此，除非使掃瞄時間趨近于零，無法得到輸入信號的實時（Real Time）反應，故欲得到與實時分析儀的性能一樣的超外差式頻譜分析儀，其掃瞄速度要非常之快，若用比中頻濾波器之時間常數小的掃瞄時間來掃瞄的話，則無法得到信號正確的振幅，因此欲提高頻譜分析儀之頻率分辨率，且要能得到準確之響應，要有適當的掃瞄速度。由以上之敘述，可以得知超外差式頻譜分析儀無法分析瞬時信號（TransientSignal）或脈沖信號（Impulse Signal）的頻譜，而其主要應用則在測試周期性的信號及其它雜散信號（Random Signal）的頻譜。頻譜分析儀系統內部及面板顯示的特性，詳如附錄一的說明，對該內容的了解將有助于頻譜分析儀的操作使用。一般本地振蕩器輸出信號的頻率均高于中頻信號的頻率，本地振蕩器輸出信號的頻率可被調整在諧波之頻率，亦即?IN=n??LO±?I F n=1,2,3.......⑵
由式⑵得知，頻譜分析儀的信號量測范圍，無形中己被拓寬，低于或高于本地振蕩器或其它諧波頻率的輸入信號，均能被混波產生中頻。延伸輸入信號頻率的混波原理，其中縱軸代表輸入信號（?IN），橫軸代表本地振蕩頻率（?LO），圖中的正負整數代表公式⑵中頻放大器對應的正負號。
可體會頻譜分析儀利用本地振蕩的諧波信號延伸輸入信號頻率的工作原理。然而可能對應多個輸入信號頻率，為消除此一現象，在衰減器前面加入頻率預選器（Preselector），用來提升頻譜分析儀的范圍，同時使輸出的結果能去除其它不必要的頻率而真正反應輸入信號的頻率。
圖1.4：利用本地振蕩之諧波信號拓展信號頻率的原理
由以上得知超外差或頻譜分析儀無法分析瞬時信號（TransientSignal）或脈沖信號（Impulse Signal）的頻譜，而其主要應用則在測試周期性的信號及其它隨機信號（Random Signal）的頻譜。

R&S FSU26 頻譜分析儀
R&SFSU系列頻譜儀是動態范圍、相位噪聲、電平精度和分辨率帶寬等頻譜儀指標的，所有這些指標也是用戶設計、測量和生產下一代無線通訊元件的重要**。
平均本地噪聲：-158 dBm(歸一化到1 Hz) 相位噪聲：-123 dBc (1 Hz) 在10 kHz偏移處三階互調截斷點（TOI）：典型值+25 dBm 分辨率帶寬：1 Hz 到50MHz
極高的測量速度支持時域模式的快速鄰信道功率（ACP）測量每秒能進行70次測量（包括通過GPIB總線傳輸數據的時間）,無可匹敵的測量功能標準配置即可提供TOI, MC ACP(R), OBW,CCDF, APD等測量功能選件可以支持：-GSM / EDGE -Bluetooth? - WCDMA / HSDPA / TD-SCDMA - CDMA2000? / 1xEV-DV/1xEV-DO.優異的射頻性能一直是羅德與施瓦茨頻譜儀的主要特點。R&SFSU繼續保持這個傳統，提供了如下的射頻性能：
FSU26頻譜分析儀頻率范圍：
FSU26 20 Hz to26.5 GHz
FSU26頻譜分析儀射頻性能:
到3.6GHz的總電平不確定度為0.3dB
到-70dB時的線形度誤差小于0.1dB
FSU26頻譜分析儀電平精度：
顯示平均本地噪聲：-158 dBm(歸一化到1 Hz)，無預放
單邊帶相位噪聲typ. -123 dBc/Hz @ 10 kHz 偏移, 中心頻率640 MHz
單邊帶相位噪聲typ. -160 dBc/Hz @ 10 MHz 偏移, 中心頻率640 MHz
三階互調截斷點（TOI）：典型值+25 dBm
1dB壓縮點：+13dBm
WCDMA鄰信道泄漏功率（ACLR）動態范圍為.5 dB，打開噪聲修正之后可達84 dB
FSU26頻譜分析儀IQ下變頻器：
中頻A/D轉換的精度為14bit，采樣率32MHz（中頻頻率為20.4MHz）
IQ存儲器容量為2x512 k采樣點
FSU26頻譜分析儀速度：
頻域掃描時間小為2.5ms
時域掃描時間小為1 ?s
每秒能進行70次測量（包括通過GPIB總線傳輸軌跡數據的時間）
遠程控制模式可以支持列表掃描（listmode），進一步減少測量時間
射頻性能：
DANL 測量的典型值為 -158 dBm （1Hz）（無預放）
單邊帶相位噪聲典型值 - 133 dBc （1Hz） @ 10 kHz 偏離，載波640 MHz
相位噪聲典型值 - 160 dBc/Hz @ 10 MHz 偏離，載波 640 MHz
三階截止點典型值 25 dBm
1dB壓縮點典型值 13 dBm
WCDMA ACLR 動態范圍為 .5 dB / 84 dB（采用噪聲校正）

問區
怎樣設置才能獲得頻譜儀佳的靈敏度，以方便觀測小信號？
首先根據被測小信號的大小設置相應的中心頻率、掃寬（span）以及參考電平；然后在頻譜分析儀沒有出現過載提示的情況下逐步降低衰減值。
如果此時被測小信號的信噪比小于15db，就逐步減小rbw，rbw越小，頻譜分析儀的底噪越低，靈敏度就越高。
如果頻譜分析儀有預放，打開預放。預放開，可以提高頻譜分析儀的噪聲系數，從而提高了靈敏度。對于信噪比不高的小信號，可以減少vbw或者采用軌跡平均，平滑噪聲，減小波動。
需要注意的是，頻譜儀測量結果是外部輸入信號和頻譜分析儀內部噪聲之和，要使測量結果準確，通常要求信噪比大于20db。
分辨率帶寬（rbw）越小越好嗎？
rbw越小，頻譜分析儀靈敏度就越好，但是，掃描速度會變慢。好根據實際測試需求設rbw，在靈敏度和速度之間找到平衡點–既保證準確測量信號又可以得到快速的測量速度。
平均檢波方式（averagetype）如何選擇：power？logpower？voltage？
logpower對數功率平均：又稱videoaveraging，這種平均方式具有低的底噪，適合于低電平連續波信號測試。
但對”類噪聲“信號會有一定的誤差，比如寬帶調制信號w-cdma等。
功率平均：又稱rms平均，這種平均方式適合于“類噪聲”信號（如：cdma）總功率測量。
電壓平均：這種平均方式適合于觀測調幅信號或者脈沖調制信號的上升和下降時間測量。
掃描模式的選擇：sweep還是fft？
現代頻譜儀的掃描模式通常都具有sweep模式和fft模式。通常在比較窄的rbw設置時，fft比sweep更具有速度優勢，但在較寬rbw的條件下，sweep模式更快。
當掃寬小于fft的分析帶寬時，fft模式可以測量瞬態信號；在掃寬超出頻譜分析儀的fft分析帶寬時，如果采用fft掃描模式，工作方式是對信號進行分段處理，段與段之間在時間上存在不連續性，則可能在信號采樣間隙時，丟失有用信號，頻譜分析就會存在失真。

頻譜分析儀的工作原理
頻譜分析儀架構猶如時域用途的示波器，面板上布建許多功能控制按鍵，作為系統功能之調整與控制，實時頻譜分析儀（Real-Time Spectrum Analyzer）與掃瞄調諧頻譜分析儀（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer）。實時頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅，其工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應的濾波器與檢知器（Detector），再經由同步的多任務掃瞄器將信號傳送到CRT 屏幕上，其優點是能顯示周期性雜散波（PeriodicRandom Waves）的瞬間反應，其缺點是價昂且性能受限于頻寬范圍、濾波器的數目與的多任務交換時間（Switching Time）。
常用的頻譜分析儀是掃瞄調諧頻譜分析儀，可調變的本地振蕩器經與CRT 同步的掃瞄產生器產生隨時間作線性變化的振蕩頻率，經混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號（IF）再放大、濾波與檢波傳送到CRT 的垂直方向板，因此在CRT 的縱軸顯示信號振幅與頻率的對應關系，信號流程架構如圖1.3 所示。
影響信號反應的重要部份為濾波器頻寬，濾波器之特性為高斯濾波器（Gaussian-Shaped Filter），影響的功能就是量測時常見到的解析頻寬（RBW，Resolution Bandwidth）。RBW 代表兩個不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來的頻寬差異，兩個不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW，此時該兩信號將重疊，難以分辨，較低的RBW 固然有助于不同頻率信號的分辨與量測，低的RBW 將濾除較高頻率的信號成份，導致信號顯示時產生失真，失真值與設定的RBW 密切相關，較高的RBW 固然有助于寬帶帶信號的偵測，將增加噪聲底層值（Noise Floor），降低量測靈敏度，對于偵測低強度的信號易產生阻礙，因此適當的RBW 寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
另外的視頻頻寬（VBW，Video Bandwidth）代表單一信號顯示在屏幕所需的頻寬。如前所說明，量測信號時，視頻頻寬過與不及均非適宜，都將造成量測的困擾，如何調整必須加以了解。通常RBW 的頻寬大于等于VBW，調整RBW 而信號振幅并無產生明顯的變化，此時之RBW 頻寬即可加以采用。量測RF 視頻載波時，信號經設備內部的混波器降頻后再加以放大、濾波（RBW 決定）及檢波顯示等流程，若掃描太快，RBW 濾波器將無法完全充電到信號的振幅峰值，因此必須維持足夠的掃描時間，而RBW 的寬度與掃描時間呈互動關系，RBW 較大，掃描時間也較快，反之亦然，RBW 適當寬度的選擇因而顯現其重要性。較寬的RBW 較能充分地反應輸入信號的波形與振幅，但較低的RBW 將能區別不同頻率的信號。例如使用于6MHz 頻寬視訊頻道的量測，經驗得知，RBW 為300kHz 與3MHz 時，載波振幅峰值并不產生顯著變化，量測6MHz的視頻信號通常選用300kHz 的RBW 以降低噪聲。天線信號量測時，頻譜分析儀的展頻（Span）使用100MHz，獲得較寬廣的信號頻譜需求，RBW使用3MHz。這些的量測參數并非一成不變，將會依現場狀況及過去量測的經驗加以調整。
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