頻譜儀or 示波器?

射頻信號(hào)分析儀器到底怎么選？這可能是射頻工程師最頭疼的問(wèn)題了

示波器與信號(hào)與頻譜分析儀在頻域分析性能上各有所長(zhǎng)，功能也各有重疊。信號(hào)與頻譜分析儀在靈敏度等技術(shù)指標(biāo)上更勝一籌，示波器在實(shí)時(shí)帶寬上更為出色，現(xiàn)今的實(shí)時(shí)示波器所具有的帶寬使其能夠直接采集微波甚至毫米波 (mmWave) 信號(hào)，為射頻工程師開(kāi)啟全新可能。

因此，在測(cè)量不同類(lèi)型的射頻信號(hào)時(shí)，需要根據(jù)特定的測(cè)試需求和兩種儀器的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行具體分析。

下面我們將重點(diǎn)討論兩種儀器之間的差異，并通過(guò)一些具體應(yīng)用展示這兩種儀器是如何理想滿足相關(guān)測(cè)量的典型要求的。

信號(hào)與頻譜分析儀

信號(hào)與頻譜分析儀覆蓋的頻率范圍高達(dá)85 GHz及以上，可應(yīng)用于無(wú)線、蜂窩或衛(wèi)星通訊、雷達(dá)或物聯(lián)網(wǎng)的大部分應(yīng)用的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、安裝和維護(hù)活動(dòng)。對(duì)于這些應(yīng)用，顯示平均噪聲電平 (DANL)、動(dòng)態(tài)范圍和頻率范圍等參數(shù)以及其他有關(guān)功能和測(cè)量速度的嚴(yán)格要求顯得尤為重要。此外，信號(hào)與頻譜分析儀還用于進(jìn)行時(shí)域測(cè)量，例如測(cè)量時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)輸出功率隨時(shí)間的變化。

支持寬帶頻譜

信號(hào)與頻譜分析儀可顯示選定分辨率帶寬下電平與頻率的關(guān)系，用于測(cè)量信號(hào)電平或帶寬等基本信號(hào)參數(shù)。通過(guò)屏幕上顯示的信號(hào)形狀可以估算更多參數(shù)，例如濾波器設(shè)置或頻率響應(yīng)。

頻譜中的其他測(cè)量包括雜散發(fā)射檢測(cè)、信噪比 (SNR) 測(cè)量或多余雜散發(fā)射檢測(cè)。信號(hào)與頻譜分析儀具有頻率選擇性，即一次僅考慮部分頻譜。這種特性使其能夠?qū)崿F(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍，在強(qiáng)載波信號(hào)附近甚至可以顯示非常小的信號(hào)。

使用R&S的FSW等現(xiàn)代信號(hào)與頻譜分析儀，可以在單次測(cè)量中測(cè)量和顯示從2 Hz到85  GHz的整個(gè)頻譜。借助外部混頻器，還可將顯示的頻率范圍擴(kuò)增數(shù)百GHz。

確保一致性

多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)要求進(jìn)行頻譜測(cè)量以確保一致性。在移動(dòng)無(wú)線電應(yīng)用中，將執(zhí)行鄰道功率比 (ACLR)、頻譜發(fā)射模板 (SEM)、大頻率范圍的雜散發(fā)射等測(cè)量，這些測(cè)量需要在強(qiáng)信號(hào)附近測(cè)量非常小的電平。信號(hào)與頻譜分析儀是首選的測(cè)量設(shè)備，因?yàn)轭l率選擇性能夠滿足這些標(biāo)準(zhǔn)所要求實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)范圍。

使用信號(hào)與頻譜分析儀測(cè)量頻譜發(fā)射模板  (SEM)

ACLR的測(cè)量與SEM類(lèi)似。但與SEM不同的是，需要關(guān)注的并非單獨(dú)的雜散，而是通信信號(hào)相鄰?fù)ǖ赖男盘?hào)功率。這種鄰道功率泄漏是設(shè)計(jì)高效功率放大器時(shí)常會(huì)遇到的挑戰(zhàn)。信號(hào)與頻譜分析儀提供了根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行此類(lèi)測(cè)量所需的動(dòng)態(tài)范圍。

鄰道泄漏比 (ACLR) 測(cè)量需要高動(dòng)態(tài)范圍，可使用信號(hào)與頻譜分析儀執(zhí)行

電磁干擾 (EMI) 方面同樣需要確保一致性。相應(yīng)的EMI標(biāo)準(zhǔn)要求使用適當(dāng)?shù)?EMI 檢測(cè)器 (準(zhǔn)峰值、CISPR-Average和MS-Average (CISPR-RMS)) 測(cè)量最低數(shù)量的雜散。信號(hào)與頻譜分析儀可進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)一致性測(cè)量。

使用信號(hào)與頻譜分析儀進(jìn)行EMI預(yù)一致性測(cè)量

頻率選擇性

頻率選擇性是信號(hào)與頻譜分析儀有別于功率傳感器或示波器等其他射頻測(cè)量?jī)x器的一項(xiàng)基本特性。掃描頻譜模式下的信號(hào)與頻譜分析儀一次僅考慮一小部分頻譜。在低頻端將去除信號(hào)中的直流分量。在通常為7 GHz至8 GHz的頻率下，使用一種稱(chēng)為預(yù)選器的可調(diào)帶通濾波器從其通帶中去除信號(hào)分量。頻率選擇性可增加動(dòng)態(tài)范圍，這樣即使存在更高功率的信號(hào)，也仍能檢測(cè)到較小信號(hào)。