頻譜分析儀基礎(chǔ)知識(shí)
頻域:是描述信號(hào)在頻率方面特性時(shí)用到的一種坐標(biāo)系。
頻譜:頻率的分布曲線,復(fù)雜振蕩分解為振幅不同和頻率不同的諧振蕩,這些諧振蕩的幅值按頻率排列的圖形叫做頻譜。
從頻譜上可以直接獲取的信息:
1、信號(hào)包含的頻率成份;
2、信號(hào)各頻率成份的幅度;
頻譜的用途:通過(guò)觀察信號(hào)的頻譜,可以幫我們找出產(chǎn)生該信號(hào)的設(shè)備的問(wèn)題或者特性。
頻譜分析儀按工作原理分可分為:傅立葉式頻譜分析儀
和 掃頻式頻譜分析儀
頻譜分析儀可以測(cè)量功率、頻率、調(diào)制、噪聲和失真。
為什么要了解一個(gè)信號(hào)的頻譜成分?也就是為什么要進(jìn)行頻譜分析。
有些系統(tǒng)原本就與頻域有關(guān),例如電信系統(tǒng)使用的FDM頻分復(fù)用,廣播電臺(tái)也采用頻域多用方式。在這些限制帶寬的系統(tǒng)中,了解一個(gè)信號(hào)的頻譜成分就顯得很重要。
為什么要測(cè)量功率?
對(duì)于一個(gè)發(fā)射機(jī)而言,如果設(shè)計(jì)的發(fā)射功率太小就不能達(dá)到目的地,如果設(shè)計(jì)的發(fā)射功率過(guò)大,又會(huì)引起高能耗、高溫升、失真等問(wèn)題。因此功率測(cè)量在系統(tǒng)驗(yàn)證時(shí)會(huì)常常用到。
什么是調(diào)制調(diào)制與解調(diào)?
調(diào)制:將各種基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成適于信道傳輸?shù)恼{(diào)制信號(hào)(已調(diào)信號(hào)或頻帶信號(hào));
解調(diào):在接收端將收到的頻帶信號(hào)還原成基帶信號(hào)。
為什么要調(diào)制?
調(diào)制的目的有以下三個(gè):
1、將基帶信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào)
2、改善系統(tǒng)的抗噪聲性能
3、實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用
為什么要測(cè)量調(diào)制?
在調(diào)制系統(tǒng)中,為了保證系統(tǒng)工作正常,信號(hào)被正確的發(fā)送(有效性),需要對(duì)調(diào)制質(zhì)量(可靠性)進(jìn)行測(cè)量。
調(diào)制測(cè)量有哪些項(xiàng)目?
模擬調(diào)制:調(diào)制深度, 邊帶功率, 載波功率,調(diào)制效率, 占用帶寬
數(shù)字調(diào)制:誤差矢量幅度(EVM), IQ不平衡(IQ imbalance),相位誤差(phase error versus time)
什么是失真?
電子系統(tǒng)中所使用的許多電路都認(rèn)為是線形電路。這意味著,對(duì)于正弦波輸入,輸出也是或許有不同幅度和相位的正弦波。在時(shí)域中,用戶指望看到與輸入波形形狀精確相同的輸出波形。在頻率中,我們指望看到輸出應(yīng)具有與輸入相同的頻率(且只有該頻率)。由輸入信號(hào)產(chǎn)生的任何其他頻率都視為失真。
為什么要測(cè)量失真?
1、諧波失真
最大諧波
相對(duì)諧波失真
總諧波失真THD:基波的百分?jǐn)?shù)
2、互調(diào)失真
當(dāng)輸入兩個(gè)不同頻率的正弦波到非線性,輸出除了這個(gè)兩個(gè)信號(hào)以及他們的諧波外,還有諧波的和頻和差頻,這些新頻率分量稱為互調(diào)失真。
與原始信號(hào)接近的失真最難處理,因?yàn)槭д娣至柯湓凇邦l帶內(nèi)”。
測(cè)量的量有三階互調(diào)失真、截獲點(diǎn)等。
3、鄰近信道功率比ACPR
ACPR度量了干擾或者說(shuō)是相鄰頻率信道功率的大小。通常定義為相鄰頻道(或偏移)內(nèi)平均功率與發(fā)射信號(hào)頻道內(nèi)的平均功率之比,ACPR描述了由于發(fā)射機(jī)硬件非線性造成的失真大小。
4、雜散輻射
spurious emissions漢語(yǔ)叫“雜散輻射”或者“雜散發(fā)射”,指的是在模擬信號(hào)處理的過(guò)程中,經(jīng)過(guò)頻率變換和信號(hào)放大,會(huì)產(chǎn)生一些無(wú)用的信號(hào),這些無(wú)用信號(hào)有些是有用信號(hào)的n次諧波,有的是在混頻時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。這樣就造成了在輸出信號(hào)的頻譜上除了有用信號(hào)外,在其他頻率上還有一些比較小的信號(hào)(如果設(shè)計(jì)的太差的話,沒(méi)用的信號(hào)有時(shí)會(huì)比有用的信號(hào)還大),就像毛刺一樣,這種東西也會(huì)隨著有用信號(hào)從天線輻射出去,所以形象的叫做“雜散輻射”。
測(cè)量噪聲
噪聲功率譜密度
等效噪聲帶寬
分貝又是什么?
dB
分貝(dB)是借助于功率比來(lái)定義的:
A(dB) = 10log(P1/P2) = 20log(V2/V1)
dBm
P = 10log(P/PREF)
V= 20log(V/VREF)
頻譜和網(wǎng)絡(luò)測(cè)量最常用的功率參考值是1mW,結(jié)果用dBm表示。
P(dBm) = 10log(P/0.001)
分貝的用途?
分貝用來(lái)以對(duì)數(shù)方式確定功率的比值和電壓的比值。也可以通過(guò)適當(dāng)?shù)膮⒖贾祦?lái)確定絕對(duì)值。分貝常用于電子系統(tǒng)中增益和損耗的計(jì)算。
為什么要用dB?
1、對(duì)數(shù)方式壓縮大范圍變化的信號(hào)電平。
2、在增益和損耗的計(jì)算時(shí),乘法運(yùn)算變成較方便的加法運(yùn)算。