2019-05-10
频谱仪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，失真产物等。按照工作原理分，频谱有两种基本的类型：实时频谱仪和扫频调谐式频谱仪。实时频谱仪包括多通道滤波器（并联型）频谱仪和FFT频谱仪。扫频调谐式频谱仪包括扫描射频调谐型频谱仪和超外差式频谱仪。下图为常见的频谱仪分析仪：
Agilent频谱仪
R&S频谱仪
手持频谱仪
今天是来跟大家分享怎么样使用频谱仪，主要是频谱仪测试、测试结果的准确性判断以及调制信号功率测试方法：：
一、频谱仪测试
1.测量信号的频率与功率
下图为信号源发出一单载波信号后，频谱仪的显示，通过MARK—PEAK，操作可以看到信号频率为50.005MHz，功率为-20.17dBm：
信号的频谱
2.交调失真测试
下图为信号交调失真测试图，通过mark-DELT标注功能可以测试信号与交调信号功率差（dB）
交调测试图
3.谐波测试
频谱仪可以测试被测信号的各次谐波，可以用频谱仪自带的频谱测试功能，MEASURE-harmonic测试，也可以通过测试信号的频率f，然后改变频谱仪的中心频率到2f，3f….然后PEAK一下，测试各次谐波的功率：
谐波测试图
4.测量调制信号的带宽
频谱仪可以测试信号的带宽，可以测试3dB带宽，也可以测试99%信号能量带宽 。下图为99%信号能量带宽：
信号带宽测试
5.峰均比测试
频谱仪测试中，还有一个功能为峰均比测试（CCDF），某一调制信号的峰均比测试如下图：
峰均比测试图
二、测试结果的准确性判断：
测试一个信号的功率值是否准确时，可以改变衰减器衰减值，看信号功率是否发生变化来判断。
信号准确性判断图
三、调制信号功率测试方法
上面介绍了频谱仪的原理及基本使用与测试，下面介绍测试信号的功率（TDD系统的发射功率，或者突发信号的功率）,TD系统是有时隙的，收发交替，所以直接用一般的平均式功率计测试信号功率不准确，需要知道收发比等指标，但是一般的射频工程师可能不会去了解时隙结构等，测试不方便，用常规频谱仪测试功率很好的解决这一问题。下面介绍两种个人觉得比较合适的测试方法（以R&S频谱仪测试为例）。
1.信道功率法
此方法是根据信号ACPR的测试方法而来，LTE系统等都需要测试ACPR这个指标，以R&S的频谱仪为例，操作方法：MEAS——chanPWR ACP——CP/ACP Config
需要配置的参数：
1.邻道个数（第一邻道，第二邻道，第三邻道），NO.of ADJ channel。
2.信道以及邻道的信号带宽， Channel Bandwith。
3.邻道中心频率距信号中心频率的距离。Channel spacing。
对于测试信号功率来说，只需要设置第二项信道带宽即可，特别注意，要调RBW带宽设置为合适值（一般设置为几十KHz），但是对于ＴＤＤ系统如果只做这些设置，会发现频谱仪的谱是一直在闪的，测试出的功率度数一直在变，此时需要将SWEEP TIME改变一下，将扫描时间加大，信号谱会变得比较稳定，测试过程中还可以将检波模式改为RMS，操作步骤TRACE-DETECTOR—RMS，频谱会更加稳定。下图为一信号的测试结果：
发射功率测试图
时域功率检测法
频谱仪都有一个时域测试方法，一般不常用，频谱仪当SPAN设置为0时，频谱仪就会变为功率随时间的变化图，设置方法为SPAN-ZERO SPAN。
此方法测试时需要先知道信号带宽，因为时域显示的是一定带宽内信号的功率（带宽为RBW的带宽），频谱仪可以直接测试信号带宽（MEAS-channel bandwith-99% power bandwith），测试出信号带宽后，将RBW改为>=信号带宽值，将SWEEP TIME改一下，可以看到，信号功率随时间的变化曲线。有信号的时间的功率即为发射功率，无信号功率的时间段说明处于收状态或者未发信号。此方法测试时也可以将检波模式改为RMS同方法一中设置：
功率时域法测试图
上图可以很轻松读出发时隙时信号的功率值，同时可以看出信号的收发切换状态。
此外还有一种简单测试方法，可以测试功率，就是将RBW设置为>=信号带宽，SPAN设置为几个GHz，然后用频谱仪的PEAK功能。此方法测试有误差，实验得知误差在2dB左右。
综上，在仪器不全，或者外出设备维修时，一个手持频谱仪可以测试很多功能，很好的解决调试、测试问题，给射频工程师带来很多便利。
