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“ 有些事，只能一个人做。有些关，只能一个人过。有些路啊，只能一个人走。——龙应台 《目送》” 频谱分析仪是一种用于测量信号频谱的仪器，可用于音频、无线电、天文学等领域。在本文中，我们将介绍频谱分析仪的基本原理、使用方法和应用。 频谱分析仪的基本原理： 频谱分析仪的基本原理是傅里叶变换。简单来说，傅里叶变换是将一个信号从时域转换到频域的过程。时域表示信号的时间范围，频域则表示信号的频率成分。通过傅里叶变换，我们可以将一个信号拆分成不同频率的分量，并得到各个分量的幅度和相位信息。 频谱分析仪的工作方式是将要测量的信号输入到仪器中，经过放大和滤波处理后，将信号转换为频率域。频谱分析仪通常配备显示器，可将信号的频谱以图形或数字的形式显示出来。这样，我们就可以直观地看到信号的频率成分及其强度，从而更好地了解信号的特性。 频谱仪的一些常用基本参数设置： 1、Reference Level （参考电平） 频谱仪的Reference level offset是指将参考电平向上或向下移动一定的dB值，以便更好地观察信号的特征。它的作用是调整频谱仪的显示范围，使得被测信号能够在频谱仪的显示屏幕上完整地显示出来，并且可以更清晰地观察到信号的细节和特征。如果被测信号的强度较小，则可以将Reference level offset向下调整，以扩大显示范围；如果被测信号的强度较大，则可以将Reference level offset向上调整，以缩小显示范围。 同时，参考电平对应于频谱仪内部模数转换器（ADC）可以处理的最大电压值，因此当待测信号大于设定的参考电平值时，信号将不能正确地测量，这时将会提示“IF Overload”（信号过载）错误。因此，应该把参考电平设置为待测信号的最大电平值。参考电平值即对应于频谱仪面板上所能显示的最大功率值。 如下设置参考电平12.5dBm：
如下设置参考电平0.5dBm：
2、Reference level offset（参考电平偏移） 参考电平偏移用来补偿外部器件对信号的增益量，此时频谱仪上显示的信号功率值将为实际中原始的输出信号功率。比如，使用频谱仪来测量时，为了防止信号过大损坏频谱仪，加了10dB衰减，及考虑传输线损耗1dB，则需将参考电平偏移设置为11dB。 3、RF Attenuation （射频衰减） 频谱仪的RF Attenuation（射频衰减）是指在信号输入到频谱仪时，对其进行的降低信号功率的操作。射频衰减通常用于保护频谱仪免受过高的信号功率损坏，并防止在测量强信号时产生不必要的失真或饱和效应。通过降低输入信号的功率水平，可以提高频谱仪的动态范围，并获得更准确的测量结果。射频衰减通常以分贝（dB）为单位来表示，其值可以手动或自动设置，以便在不同的测量应用中使用。 射频衰减用于在测量大功率信号时保护频谱仪内部的混频器。频谱仪内部的输入混频器通常有个最大输入功率值（R&S FSW43为 0 dBm），而混频器的实际输入功率可表示为 P混频器 = P输入 - RF衰减。过小的射频衰减导致输入混频器的功率过载，频谱仪将会提示“RF Overload”错误，严重时可能会损坏设备。增大射频衰减，可以减小交调，但是会增大噪底，降低灵敏度，因此需要合理调节射频衰减。 4、Resolution Bandwidth-RBW （分辨率带宽） 频谱仪的Resolution Bandwidth (RBW)指的是频谱仪在对信号进行频谱分析时，能够分辨出两个信号之间最小的频率差别。它通常以赫兹（Hz）为单位表示。较小的RBW可以提高频谱仪的频率分辨率，但同时也会降低其灵敏度和扫描速度。因此，在选择RBW时需要平衡这三方面的需求。 低的RBW意味着频谱仪在对信号进行频率分析时能够分辨出更小的频率差别，因此需要更长的时间来获取相同的频谱数据。在这个过程中，频谱仪会对信号进行窗口函数处理以减小频谱泄漏的影响，而常见的窗口函数（如Hanning窗）会使高频信号的幅度衰减得更快，因此在选择低的RBW时，高频部分的信号成分可能会被滤除。 较小的RBW意味着频谱仪在对信号进行频率分析时能够分辨出更小的频率差别，需要更长的时间来获取相同的频谱数据。这样会导致频谱仪在单位时间内采集的数据点数变少，因此统计平均的样本数量减少，从而降低了频谱仪的灵敏度。此外，较小的RBW也会增加噪声功率的测量误差，进一步影响频谱仪的灵敏度表现。 5、Video Bandwidth-VBW （视频带宽） 频谱仪的Video Bandwidth (VBW)是指在频谱分析中用于平滑显示或检测信号功率的带通滤波器的带宽。它通常以赫兹（Hz）为单位表示。与RBW不同，VBW并不影响频率分辨率，而是主要影响频谱仪的显示和检测响应。较小的VBW可以提高频谱仪的显示分辨率，使其更容易观察信号的细节特征，但同时也会降低频谱仪的检测灵敏度。因此，在选择VBW时需要平衡这两方面的需求。 RBW和VBW是频谱仪中两个重要的带宽参数，它们在频谱分析中都发挥着不同的作用。简单来说，RBW影响的是频率分辨率，而VBW则影响的是显示和检测响应。 在实际使用中，通常需要根据测试需求选择合适的RBW和VBW。如果需要对信号进行精细的频率分析，可以选择较小的RBW以获得更高的频率分辨率；如果需要观察信号的细节特征，可以选择较小的VBW以获得更高的显示分辨率。同时，为了平衡频率分辨率和检测灵敏度之间的关系，RBW和VBW也需要进行适当的匹配。例如，在选择RBW时，一般建议将其设置为VBW的10%到20%左右。 END ---------------------------------------------- 丛林社会，从来不相信眼泪；再多的抱怨也没有用，不会有人可怜的； |
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