頻譜分析儀(以下稱頻譜儀)是射頻范疇進(jìn)行信號(hào)測(cè)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)儀器，協(xié)助射頻工程師完成信號(hào)頻率與功率的測(cè)量。頻譜儀發(fā)展至今，衍生出如:超外差式頻譜儀，信號(hào)分析儀，實(shí)時(shí)頻譜儀等多種名稱，雖然叫法不同，但主要功用都仍是進(jìn)行射頻/微波信號(hào)的測(cè)量，只是在處理/分析信號(hào)及擴(kuò)展性上各有側(cè)重。隨著各儀器廠家技能的前進(jìn)，頻譜儀的精度越來(lái)越高，分析功用越來(lái)越多，價(jià)格也越來(lái)越高，關(guān)于廣大中小企業(yè)而言，頻譜儀的投入往往是一件大事，那么，是否有一種或許挑選到性價(jià)比高的產(chǎn)品的同時(shí)也兼顧到信號(hào)測(cè)量的精度呢?今天咱們就來(lái)談?wù)勅绾卧谶\(yùn)用頻譜儀測(cè)量時(shí)進(jìn)行必要的優(yōu)化。

1. 優(yōu)化低電平測(cè)量的靈敏度

頻譜儀對(duì)低電平信號(hào)的測(cè)量才能受限于頻譜儀的內(nèi)部噪聲。頻譜儀內(nèi)部混頻器及各級(jí)擴(kuò)大器會(huì)發(fā)生噪聲，經(jīng)過(guò)檢波器會(huì)反映為顯現(xiàn)均勻噪聲電平(DANL)。當(dāng)咱們測(cè)量小信號(hào)的時(shí)候，信號(hào)幅度會(huì)挨近頻譜儀內(nèi)部噪聲，被測(cè)信號(hào)信噪比越低，帶來(lái)的測(cè)量誤差也就越大。

合理進(jìn)行參數(shù)設(shè)置可以改善本底噪聲，為了正確測(cè)量這一低功率信號(hào)，必須經(jīng)過(guò)最小化輸入衰減，減小分辨率帶寬(RBW)，和開(kāi)啟前置擴(kuò)大器這些方法來(lái)下降頻譜儀的DANL，從而讓小信號(hào)凸顯出來(lái)。

首先，頻譜儀的輸入衰減器的設(shè)置會(huì)改動(dòng)DANL，輸入衰減器用來(lái)維護(hù)頻譜儀的內(nèi)部電路不被大功率信號(hào)燒壞，輸入衰減器增大可以減小抵達(dá)輸入混頻器的信號(hào)功率。由于頻譜儀的噪聲發(fā)生在輸入衰減器之后，大的輸入衰減設(shè)置會(huì)減小信噪比，在大都情況下，輸入衰減器的設(shè)置處于主動(dòng)（AUTO）狀況，即頻譜儀主動(dòng)設(shè)置（如DSA800E系列為10 dB），但在某些測(cè)驗(yàn)小功率信號(hào)的情況下，需求更小的輸入衰減器設(shè)置來(lái)下降頻譜儀的本底噪聲，此刻應(yīng)把衰減器設(shè)置為0 dB。

混頻器輸出后的擴(kuò)大器會(huì)擴(kuò)大被衰減的信號(hào)，除了擴(kuò)大輸入信號(hào)外，噪聲也相同被擴(kuò)大，從而形成頻譜儀的DANL上升。然后信號(hào)經(jīng)過(guò)RBW中頻濾波器，所以減小RBW可以使較低的噪聲能量抵達(dá)頻譜儀的檢波器，可以下降頻譜儀的DANL。

當(dāng)需求進(jìn)一步進(jìn)步測(cè)量靈敏度時(shí)，應(yīng)該運(yùn)用具有低噪聲和高增益的前置擴(kuò)大器。現(xiàn)在頻譜儀一般都具有內(nèi)部的前置擴(kuò)大器（預(yù)放），可以改善信噪比20dB左右（如DSA800系列為17dB）。這對(duì)一些小信號(hào)的測(cè)量（如雜散信號(hào)測(cè)量，-110 dBm以下信號(hào)功率測(cè)量）是非常有用的。頻譜儀內(nèi)部的預(yù)放默許狀況是關(guān)閉的，運(yùn)用時(shí)需求手動(dòng)翻開(kāi)。同時(shí)翻開(kāi)預(yù)放時(shí)要留意此刻的輸入信號(hào)電平，避免損壞預(yù)放。

當(dāng)進(jìn)行雜散信號(hào)測(cè)量時(shí)，要求雜散信號(hào)應(yīng)低于某個(gè)限值，DSA800E系列頻譜儀可以供給一個(gè)模板斷定功用，該功用把測(cè)得的軌道數(shù)據(jù)與一組幅度和頻率限值線相比較。假如被測(cè)信號(hào)落在限值線內(nèi)，屏幕顯現(xiàn)PASS，假如信號(hào)超出限值線，屏幕顯現(xiàn)FAIL。該功用相同可以用于EMI預(yù)測(cè)驗(yàn)方向。

2. 識(shí)別內(nèi)部失真成分

在進(jìn)行諧波，雜散等項(xiàng)目測(cè)驗(yàn)時(shí)，需求對(duì)輸入信號(hào)載波之外的失真成分進(jìn)行測(cè)量分析。但需求留意的是，有時(shí)輸入信號(hào)較大并且輸入衰減設(shè)置不夠時(shí)，會(huì)形成頻譜儀內(nèi)部發(fā)生失真。這時(shí)，失真成分會(huì)對(duì)測(cè)量成果形成影響，甚至?xí)⑹д娈a(chǎn)物誤判為被測(cè)信號(hào)。如何判別失真是頻譜儀內(nèi)部發(fā)生的仍是被測(cè)信號(hào)自身的失真？運(yùn)用頻譜儀的輸入衰減器就可以簡(jiǎn)略的作出斷定。

3. 挑選適宜的檢波方法

現(xiàn)代頻譜儀采用數(shù)字信號(hào)處理技能，在混頻，濾波后對(duì)信號(hào)作數(shù)字化處理，頻譜儀顯現(xiàn)的頻譜為離散測(cè)驗(yàn)點(diǎn)的組合，離散點(diǎn)測(cè)驗(yàn)取值的方法取決于不同的檢波方法。不同性質(zhì)信號(hào)功率的測(cè)驗(yàn)成果與檢波器的挑選有關(guān)。

頻譜儀運(yùn)用跡線將掃描的信號(hào)顯現(xiàn)在屏幕上。關(guān)于跡線上的每一點(diǎn)，頻譜儀總是捕獲一個(gè)特定時(shí)刻距離內(nèi)的全部數(shù)據(jù)。然后，運(yùn)用當(dāng)時(shí)選中類型的檢波器對(duì)捕獲的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（取峰值、均勻值等），將處理后的數(shù)據(jù)顯現(xiàn)在屏幕上（一個(gè)點(diǎn)）。

挑選什么樣的檢波方法將直接影響到最終的測(cè)量成果。不同廠家的頻譜儀的檢波方法或許名稱不完全相同，下面以RIGOL公司的DSA800為例進(jìn)行介紹：

正峰值：關(guān)于跡線上的每一個(gè)點(diǎn)，正峰值檢波顯現(xiàn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻距離內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)中的較大值。適用于CW信號(hào)及信號(hào)搜索測(cè)驗(yàn)。

負(fù)峰值：關(guān)于跡線上的每一個(gè)點(diǎn)，負(fù)峰值檢波顯現(xiàn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻距離內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)中的最小值。適用于小信號(hào)測(cè)驗(yàn)。

抽樣檢波：關(guān)于跡線上的每一個(gè)點(diǎn)，抽樣檢波顯現(xiàn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻距離中心時(shí)刻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬態(tài)電平。適用于噪聲或類似噪聲信號(hào)測(cè)驗(yàn)。

規(guī)范檢波：規(guī)范檢波（也稱正態(tài)檢波或rosenfell檢波）依次選取采樣數(shù)據(jù)段中的較大值和最小值顯現(xiàn)，即關(guān)于跡線上每一個(gè)奇數(shù)號(hào)點(diǎn)，顯現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的較大值，關(guān)于跡線上每一個(gè)偶數(shù)號(hào)點(diǎn)，顯現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的最小值。運(yùn)用規(guī)范檢波可直觀地調(diào)查信號(hào)的幅度改變范圍。適用于正弦和噪聲成分的信號(hào)分析。

有用值均勻：關(guān)于每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，檢波器對(duì)相應(yīng)時(shí)刻距離內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)做均方根核算。有用值均勻檢波可以按捺噪聲，調(diào)查弱信號(hào)。

電壓均勻：關(guān)于每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，檢波器對(duì)相應(yīng)時(shí)刻距離內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)做算術(shù)均勻。電壓均勻處理后轉(zhuǎn)化為功率，適用于脈沖信號(hào)上升/下降時(shí)刻測(cè)量。

準(zhǔn)峰值（DSA800選件）：準(zhǔn)峰值檢波是峰值檢波的一種加權(quán)方式。關(guān)于每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，檢波器在對(duì)應(yīng)時(shí)刻距離內(nèi)檢測(cè)峰值，運(yùn)用帶有特定的充電、放電結(jié)構(gòu)的電路和由CISPR Publication 16規(guī)范中規(guī)定的顯現(xiàn)時(shí)刻數(shù)做為權(quán)值對(duì)已檢測(cè)的峰值進(jìn)行加權(quán)處理，顯現(xiàn)加權(quán)成果。特別適用于EMI測(cè)驗(yàn)。