浅谈“射频万用表”——频谱分析仪

     目前频谱分析仪都实现了高分辨率、大的动态范围、高灵敏度、CRT数字显示、乃至数字储存和高可靠性的方向发展。现代计算机技术和数字信号处理技术(DSP)在频谱分析仪中使用，成为现代频谱分析仪的发展趋势。国外频谱分析仪技术发展迅速，如美国的Agilent公司、Tektronix公司、德国R&S公司和日本的ANRITSU公司等都不断地推出高性能的频谱分析仪，并且以频谱分析仪为基础，不断扩展其功能。未来的频谱分析仪的发展方向是：

    a)向更宽频带、高灵敏度、高分辨率和大动态范围方向发展

    现代频谱分析仪的频率范围更宽，灵敏度更高，分辨率高、动态范围大，测量精度高，测量速度

    频谱分析仪对于射频工程师来说是必不可少的测试工具，广泛应用于无线电技术的各个领域，本人毕业后一直从事研究的领域为微波与天线测量技术、微弱信号监测、EMC/EMI测量等。射频测量离不开频谱分析仪，故同频谱分析仪结下了不解之缘，因此，在这里我重点谈一下“射频万用表”——频谱分析仪。

    频谱分析仪广泛应用于无线电技术的各个领域，例如：电子对抗、卫星通信、移动通信、散射通信、雷达、遥控遥测、侦察干扰、射电天文、卫星导航、航空航天和频谱监测等领域。频谱分析仪对各种类型的信号进行测量和分析时，可测量信号的不同特性。例如：信号的传输和反射特性测量、谐波失真测量、三阶交调测量、激励响应测试、载噪比测试、信道功率测量、相位噪声测量、卫星频谱测量、互调测量和电磁干扰测量等等。所以说在电子测量领域中，把频谱分析仪称为频域中的“射频万用表”一点也不过分。

    使用频谱分析仪应注意的问题

    频谱分析仪的应用十分广泛，那么在实际使用频谱分析仪应注意什么问题呢？

    a)频谱分析仪的校准：频谱分析仪一般都有固定幅度和频率的校准器，使用频谱分析仪测量信号特别绝对信号电平测量时，需要对频谱分析仪进行校准，以保证信号测量精度；另外，通过校准信号的测量，可以检查频谱分析仪是否有问题。

    b)射频输入信号电平小于频谱分析仪允许的安全电平：在频谱分析仪输入端接入射频信号之间，一定要对输入信号电平进行正确估算，避免频谱分析仪射频输入大于频谱分析仪允许的安全电平，否则将会烧毁频谱分析仪输入衰减器和混频器。特别是在高功率信号测量中，要格外小心谨慎。例如用频谱分析仪测量1W以上高功率放大器时，千万记住在频谱分析仪输入端接衰减器，以使频谱分析仪的射频输入信号小于频谱分析仪允许的安全电平。

    c)确定频谱分析仪是否允许直流信号输入：目前，大多数频谱分析仪不允许直流信号输入，因此千万注意测量信号是否包含直接成分。特别是在某些系统中，射频信号和直流信号用同一根电缆传输，此时要特别小心，信号接入频谱分析仪射频输入端口之前，一定在频谱分析仪输入端接隔直流器，以免损坏仪器。例如在很多卫星通信系统，低噪声放大器的直流加电线和射频信号传输采用同一根电缆，测量这样射频信号时，

    特别注意别忘了在频谱分析仪射频输入接隔直流器，保护频谱分析仪的射频输入电路。

    d)低电平信号测量：众所周之，频谱分析仪的灵敏度是指在特定带宽下，频谱分析仪测量小信号的能力。因此，在测量低电平信号时，特别是测量信号接近频谱分析仪本底噪声时，应减小频谱分析仪的射频衰减和分辨带宽，提高频谱分析仪的灵敏度，提高低电平信号的测量精度。另外减少视频带宽和采用视频平均技术，虽然不影响频谱分析仪的灵敏度，但可以改善小信号测量精度。

    e)合理设置频谱分析仪参数：在测试射频信号时，合理设置频谱分析仪的分辨带宽、扫频带宽、视频带宽和扫描时间等，确保频谱分析仪CRT不出现测量不准的信号提示。当频谱分析仪CRT出现测量不准信息，此时测量无法保证测量精度。

    现代频谱分析仪的发展趋势

    随着信号处理技术、DSP技术和计算机技术的不断发展，促进了频谱分析仪的快速发展。更快，更易于实现测量过程的自动化，易于实现仪器的小型化。如具有代表性的产品是美国Agilent公司的8565EC频谱分析仪，其频率范围为9KHz～50GHz，分辨率带宽1Hz～2MHz，最佳灵敏度可达-147dBm，噪声边带为-11