使用频谱分析仪测量场强的方法
工作在最佳状态,可以采用射频衰减器增加10dB,显示减少10dB的方法验证。通常,-30~-35dBm为混频器的最佳工作状态,即频谱仪的最佳输入电平为-30~-35dBm。最佳输入电平的择定为以后进一步的精确测量打下了良好基矗
三、选择合适的中频带宽
频谱仪的中频带宽(又称分辨率带宽)很多,从1MHz到1kHz以下约有10档左右。但由于频谱仪的连续扫描特性,它的滤波器是高斯型的矩形系数较大,一般60dB:3dB带宽为10:1。而测试接收机的中频滤波器矩形系数较小,一般60dB:6dB带宽为2:1(一般测试接收机为双调谐回路,且B3=0.8B6)。频谱仪的噪声系数较大,典型值为19dB,因此在频带宽相同的情况下,频谱仪的噪声电平比测试接收机高。
了解这些不同后,就可以根据实测情况及所测信号的特点,选择合适的中频带宽。如果要测量间隔25KHz的两相邻信号,若它们的电平相差不大,则用10KHz的中频带宽就可以区分两信号。如果电平相差较大,则必须用3kHz或1kHz的中频带宽才能区分两信号。在选择中频带宽时,还应注意扫描时间,太快会使滤波器来不及响应,导致测量不准。有些频谱仪有自动调节功能,特别是现代较先进的它可将扫描时间自动调节到与扫描频宽、中频带宽相适应。若是手动调节的,应注意一旦中频带宽改变,扫描时间也要相应地变化,以保证准确测量。
如果要测量较弱信号,就要减小中频带宽,使频谱仪的噪声电平低于被测信号。频谱仪一般给出最小中频带宽以下的平均噪声电平,中档频谱仪的典型值为-115dBm。为保证测量结果有效,应使信噪比优于6dB,故它可测量的最小电平为-109dBm即-2dBμV。实际上可测的最小电平还受到频谱仪杂散响应指标的影响,而且当被测信号小于1μV时,通过机壳、电源线等引入干扰会使测量结果不可靠。
四、怎样保证测量精度
测试接收机都装有标准脉冲振荡器,以便在测量状态,如频率、衰减器、中频带宽改变时随时可进行校准。其测量精度主要由标准振荡器的准确度及输入失配误差来决定,一般为±2dB。
频谱仪系采用固定频率的标准信号进行校准,当测量频率不同时就会产生误差。同时,射频衰减器参考电平、中频带宽、显示刻度等的改变都会产生误差。对于现代频谱仪这些误差一般为:
校准信号绝对误差 | ±0.3dB |
频率响应(包括输入失配) | ±0.5~2dB |
射频衰减器改变 | 1~2dB |
参考电平改变 | 0.5dB |
中频带宽改变 | 0.5~1dB |
显示刻度改变 | 1dB |
CRT显示非线性误差 | 1~2dB |
粗看起来,这些误差相加超过4.5dB,但实际上与测量方法有很大关系。测量时,如能保持与校准时的仪器设置状态一样,就可使误差减至最小。一般是采用中频替代法,即在不改变中频带宽及显示刻度的情况下,通过改变参考电平。使校准信号电平与被测信号电平等于相应的参考电平时,则被测信号电平值等于校准信号电平值加上参考电平的改变量。值得注意的是,测量时保持信噪比大于12dB,这种测量的误差仅取决于整个误差的前四项可达到±2dB。
当然,也可用一台校准信号发生器的相同频率来替代被测信号进行标定,那样测出的精度会更高。
五、对各种工业干扰场强的测量
目前频谱分析仪所显示的是被测信号的瞬时峰值,而国家标准和国际上对工业干扰推荐使用准峰值测量,准峰值检波器可以模拟人耳对各种工业脉冲干扰的主观特性,具有规定的充放电时间常数。国家标准规定准峰值检波器的充、放电时间常数是:在150KHz~30MHz,为1ms和160ms;在30-1000MHz则是1ms和550ms。峰值检波器的时间常数没有明确的规定,其充电时间常数又远远小于准峰值检波器,一般充电时间常数在微秒级,而放电时间常数则在毫秒级,甚至秒级。严格讲来,按照CISPR对准峰值测量的规定,频谱分析仪不完全适合准峰值测量的规定,频谱分析仪不完全适合准峰值测量,但为了扩展应用范围,美国HP公司、西德R/S公司和日本武田理研公司等均在其生产的频谱仪上增加了CISPR测量(准峰值测量)一档,作为选件配置(定货时要说明)。使用时应注意,按照准峰值时间常数规定,频谱仪的扫描速度要慢,一般应大于3~10s/MHz,或者手动扫描。显然如果要进行宽频率范围或全频段搜索扫描测量,这样慢的扫速是无法令人接受的。但是加了CISPR档的频谱仪大多具有微处理器以及自动测试功能,所以只要在测量方法上稍加改进便可解决准峰值充、放电时间常数带来的测量矛盾。此方法是先用峰值档快速全频段扫描,找出干扰最大的几个频率点,而后用准峰值在这几个频点附近慢慢地扫描,以判定是否合格。这些操作一般均可用自动测试软件完成,也可以手动完成。
此外,增加了CISP
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