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实时频谱分析仪基础

时间:01-09 来源:互联网 点击:


图9频谱图

5.功率随时间变化

功率随时间变化图显示了信号功率怎样逐个样点变化。这一显示与示波器时域波形图的类似之处在于其横轴也表示时间,但是竖轴显示了对数标度的功率,而不是线性标度的电压。竖轴的功率是频宽内部检测到的总功率。实时频谱分析仪运行使用者选择滤波器及全频带带宽。功率恒定的信号将产生平坦的轨迹图,因为每个周期中没有任何平均功率的变化。

6.功率图

这是来自功率对时间处理片段的两维的时间对时间图形显示,X轴代表一个处理片段内的时间,Y轴代表一个处理片段到下一个处理片段的时间。用三维颜色效果显示,蓝紫色表示最低幅度的频谱,红色表示最高幅度的频谱。使用者能够滚动浏览存储的信息。频谱图和功率图都打开时,最大的存储量高达5000个时间片段。

实时频谱分析仪技术规范

实时频谱分析仪给出了很多的技术规范参数,结合实时频谱分析仪的工作原理,不难理解这些参数,下面是N9030A-RT2的技术参数。

1.通用频域特征(General frequency domain characterisitics)

实时分析带宽:160MHz

100%幅度精度时可捕获的最小信号宽度:3.57us (条件:模板触发,160MHz带宽,窗口类型是Blackmann-Harris。)

(解释:参考频率模板触发规范项。)

60dB StM(信号到模板比)最小可检测的信号宽度:5ns

(解释:60dB信噪比时,采样率200MSa/s,5ns是样点间隔。)

分辨率带宽(RBW):扫宽最小RBW最大RBW(使用Kaiser窗口函数)

160MHz350KHz11MHz

110MHz240KHz7.7MHz

60MHz130KHz4.2MHz

10MHz22KHz700KHz

1MHz2.2KHz70KHz

100KHz220Hz7KHz

10KHz22Hz700Hz

(解释:不同的扫宽,DDC变频后有不同压缩采样率,最小32点,最大1024点FFT,决定了最大最小RBW。)

最大采样速率:200MSa/s(复数)

(解释:指DDC变成IQ后的采样速率。)

FFT速率:292969/s(连续的,不可设置)

I/Q存储深度:2GB

(解释:指DDC变成IQ后的存储深度,所以扫宽越小,存储时间越长,因为扫宽越小采样率越低。)

幅度分辨率:0.01dB

扫描点数:821(可利用的水平迹线点数)

最小捕获时间:100us

2.密度显示(Density display)

深度分辨率:32bits(高达4亿FFT)

密度范围:0-100%(0.001%步进)

最小扫宽:450Hz

3.频谱图显示(Spectrogram display)

最大捕获量:10000(三图形显示模式,最大是5000)

三维颜色动态范围:200dB

4.功率对时间(Power VS. time)

支持的检波器:Max Peak,Min Peak,Sample,Average(Voltage)

时间分辨率:5ns

最大时间:100s

最小时间:250us

最小可检测的信号:5ns(不考虑全幅度精度)

5.频率模板触发(Frequency mask trigger)

FMT打开时的可选显示模式:密度,频谱图,实时频谱

触发分辨率:0.5dB

触发条件:进入,离开,内部,外部,进入->离开,离开->进入

6.不同RBW,100%触发下的最小信号宽度(Minimum duration for 100% trigger with various RBWs)(条件:1024点,矩形窗)

扫宽:160MHz120MHz80MHz40MHz20MHz

信号宽度(us):

32点窗口3.573.623.734.044.68

64点窗口3.733.834.054.685.96

128点窗口4.054.264.695.968.52

256点窗口4.695.115.978.5213.6

512点窗口4.976.828.5313.623.9

1024点窗口8.5310.2313.6523.8844.4

7.StM>0dB时的最小信号宽度(Minimum duration for StM>0dB)

扫宽:160MHz120MHz80MHz40MHz20MHz

信号宽度(us):

0dB偏置8.5310.2313.6523.8844.36

6dB偏置3.423.425.1310.2620.52

12dB偏置1.291.712.575.1410.28

20dB偏置0.5150.691.032.064.12

40dB偏置0.550.0730.1100.2200.440

60dB偏置0.0100.0130.0200.0400.080

如何计算最小信号宽度?

计算公式:

最小信号宽度=(窗口尺寸 不重叠点-1)/采样率

Gap=1024-窗口尺寸-重叠点(如果结果<=0,则无Gap)

例1:扫宽:160MHz(此时Fs=200MHz),窗口:1024点,重叠点:341点。

信号必须持续2个FFT减去一个样点,以确保能覆盖一个完整的1024点FFT。

所以得出最小信号宽度:(1024 683-1)/200MHz=8.53us,无Gap。

图10最小信号宽度计算实例1

例2:扫宽:160MHz,窗口:256点,重叠点:341点。

信号必须持续2个FFT减去一个样点,以确保能覆盖一个完整的1024点FFT。

所以得出信号宽度:(256 683-1)/200MHz=4.69us

Gap=1024-窗口尺寸-重叠点=427点=2.135us

信号>=4.69us时是精确的;信号<2.135us时会被错过和丢失。

图11最小信号宽度计算实例2

关于100%截获率(POI)和 信号幅度和模板比(StM)的理解如下。

规范中的“信号幅度=模板幅度”:0dB偏置。

如果信号幅度大于模板幅度,最小时间相应减少。

例3:扫宽:160MHz(Fs=200MHz),窗口:1024点,重叠点:341点。如图10所示。

如果信号高于模板6dB,则信号只要覆盖窗口的一半,就可被捕获。为了保证覆盖窗口的一半,信号必须持续2个半窗口长度减去重叠点再减去1。

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