一、實(shí)時(shí)帶寬
1、對(duì)于示波器來(lái)說(shuō)，帶寬通常是其測(cè)量頻率范圍。而頻譜儀則有中頻帶寬、分辨帶寬等帶寬定義。這里，我們以能對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析的實(shí)時(shí)帶寬作為討論對(duì)象。
2、對(duì)于頻譜儀來(lái)說(shuō)，末級(jí)模擬中頻的帶寬通?？梢宰鳛槠湫盘?hào)分析的實(shí)時(shí)帶寬，大多數(shù)的頻譜分析的實(shí)時(shí)帶寬只有幾兆赫茲，通常較寬的實(shí)時(shí)帶寬通常為幾十兆赫茲，當(dāng)然目前帶寬最寬的FSW頻譜儀可以達(dá)到500兆赫茲。而示波器的實(shí)時(shí)帶寬為其實(shí)時(shí)取樣的有效模擬帶寬，一般為數(shù)百兆赫茲，高的可達(dá)數(shù)千兆赫茲。
3、這里需要指出的是，大多數(shù)的示波器在垂直刻度設(shè)置不同時(shí)，其實(shí)時(shí)帶寬可能并不一致，在垂直刻度設(shè)置到較為靈敏時(shí)，其實(shí)時(shí)帶寬通常會(huì)下降。
4、從實(shí)時(shí)帶寬來(lái)說(shuō)，示波器普遍優(yōu)于頻譜儀，這對(duì)于某些超寬帶信號(hào)分析尤其有好處，特別是在調(diào)制分析上有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。
二、動(dòng)態(tài)范圍
1、動(dòng)態(tài)范圍指標(biāo)因其定義不同而有所不同，很多情況下，動(dòng)態(tài)范圍被描述為儀器測(cè)量最大信號(hào)和最小信號(hào)的電平差值。當(dāng)改變測(cè)量設(shè)置時(shí)，儀器測(cè)量大信號(hào)和小信號(hào)的能力是不一樣的，例如頻譜分析儀在衰減設(shè)置不一樣的情況下，其測(cè)量大信號(hào)所帶來(lái)的失真是不一樣的。在這里，我們討論儀器能夠同時(shí)測(cè)量大小信號(hào)的能力，即在不改變?nèi)魏螠y(cè)量設(shè)置的情況下，示波器和頻譜儀在合適設(shè)置情況下的較佳動(dòng)態(tài)范圍。
2、對(duì)于頻譜儀來(lái)說(shuō)，在不考慮相位噪聲等近端噪聲和雜散情況下，平均噪聲電平、二階失真、三階失真是制約動(dòng)態(tài)范圍的主要因素，以主流頻譜儀的技術(shù)指標(biāo)計(jì)算，其理想動(dòng)態(tài)范圍約為90dB（受二階失真限制）。
3、大多數(shù)的示波器由于受其AD有效取樣位數(shù)和噪聲底的限制，傳統(tǒng)示波器的理想動(dòng)態(tài)范圍通常不超過(guò)50dB。(對(duì)于R&SRTO示波器，在100KHzRBW時(shí)，其動(dòng)態(tài)范圍可高達(dá)86dB)。
4、從動(dòng)態(tài)范圍來(lái)看，頻譜儀要優(yōu)于示波器。但這里要指出的是，這對(duì)于常在信號(hào)的頻譜分析來(lái)說(shuō)確實(shí)如此，然而示波器的頻譜是同一幀數(shù)據(jù)，頻譜儀的頻譜大多數(shù)情況下都不是同一幀數(shù)據(jù)，因而對(duì)于瞬變信號(hào)來(lái)說(shuō)，頻譜儀可能無(wú)法測(cè)量到。而示波器發(fā)現(xiàn)瞬變信號(hào)（信號(hào)滿足動(dòng)態(tài)范圍的情況下）的概率要大得多。
三、功率測(cè)量準(zhǔn)確度
對(duì)于頻域分析來(lái)說(shuō)，功率測(cè)量準(zhǔn)確度是非常重要的技術(shù)指標(biāo)。無(wú)論是示波器還是頻譜儀，對(duì)功率測(cè)量準(zhǔn)確度的影響量都是非常多的，下面分別列出其主要的影響量：
1、對(duì)于示波器來(lái)說(shuō)，功率測(cè)量準(zhǔn)確度的影響量有：端口不匹配引起的反射、垂直系統(tǒng)誤差、頻率響應(yīng)、AD量化誤差、校準(zhǔn)信號(hào)誤差等。
2、對(duì)于頻譜儀來(lái)說(shuō)，功率測(cè)量準(zhǔn)確度的影響量有：端口不匹配引起的反射、參考電平誤差、衰減器誤差、帶寬轉(zhuǎn)換誤差、頻率響應(yīng)、校準(zhǔn)信號(hào)誤差等。
3、此處我們不對(duì)影響量進(jìn)行逐一分析比較，我們通過(guò)對(duì)1GHz頻率信號(hào)的進(jìn)行功率測(cè)量來(lái)對(duì)比，通過(guò)RTO示波器和FSW頻譜儀的測(cè)量對(duì)比可以看出，在1GHz處，示波器與頻譜儀的功率測(cè)量值僅相差0.2dB左右，這是非常好的測(cè)量準(zhǔn)確度指標(biāo)。因?yàn)轭l譜儀在1GHz處的測(cè)量準(zhǔn)確度是非常好的。
4、另外，在頻率范圍內(nèi)，示波器的頻率響應(yīng)指標(biāo)也是很好的，4GHz范圍內(nèi)不超過(guò)0.5dB，從這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，示波器甚至優(yōu)于頻譜儀的性能。
頻譜是頻率譜密度的簡(jiǎn)稱，是頻率的分布曲線。復(fù)雜振蕩分解為振幅不同和頻率不同的諧振蕩，這些諧振蕩的幅值按頻率排列的圖形叫做頻譜。
頻譜儀的分類：
一般分為FFT(快速傅里葉變化)和掃頻式頻譜儀。其中FFT式頻譜儀適合窄分析帶寬，快速測(cè)量場(chǎng)合，掃頻式頻譜儀適合寬頻帶分析場(chǎng)合。
頻譜儀內(nèi)部原理：
1、輸入衰減器
信號(hào)進(jìn)入頻譜儀后，先經(jīng)過(guò)一個(gè)輸入衰減器，作用為防止大信號(hào)進(jìn)入混頻器，造成混頻器過(guò)載，增益壓縮，畸變。衰減器雨后面的中頻放大器是互動(dòng)的，中頻放大器補(bǔ)償前面的衰減值，保證信號(hào)大小不變。
2、低通濾波器
低通濾波器決定了頻譜儀的分析能力，頻譜儀上標(biāo)注的頻率范圍就是由此濾波器決定。
3、混頻器
混頻器，通過(guò)本振(LO)將輸入信號(hào)下變頻到中頻。
4、中頻濾波器
中頻濾波器即頻譜儀面板上設(shè)置的RBW，是可調(diào)的，調(diào)節(jié)RBW會(huì)影響頻率選擇性，信噪比和測(cè)試速度。
5、包絡(luò)檢波器
將中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)或者視頻信號(hào)。有正向檢波(顯示最大值)，負(fù)向檢波(顯示最小值)，采樣檢波(顯示中值)。
6、視頻濾波器
一般為一低通濾波器，此濾波器主要是為了減少噪聲的峰峰值變化，測(cè)試小信號(hào)時(shí)會(huì)用到。
頻譜儀的一般常識(shí)介紹如下：
1)輸入頻率范圍
指頻譜儀能夠正常工作的最大頻率區(qū)間，以HZ表示該范圍的上限和下限，由掃描本振的頻率范圍決定。
現(xiàn)代頻譜儀的頻率范圍通?？蓮牡皖l段至射頻段，甚至微波段，如1KHz～4GHz。這里的頻率是指中心頻率，即位于顯示頻譜寬度中心的頻率。
(2)分辨力帶寬
指分辨頻譜中兩個(gè)相鄰分量之間的最小譜線間隔，單位是HZ。它表示頻譜儀能夠把兩個(gè)彼此靠得很近的等幅信號(hào)在規(guī)定低點(diǎn)處分辨開(kāi)來(lái)的能力。
在頻譜儀屏幕上看到的被測(cè)信號(hào)的譜線實(shí)際是一個(gè)窄帶濾波器的動(dòng)態(tài)幅頻特性圖形(類似鐘形曲線)，因此，分辨力取決于這個(gè)幅頻生的帶寬。定義這個(gè)窄帶濾波器幅頻特性的 3dB帶寬為頻譜儀的分辨力帶寬。
(3)靈敏度
指在給定分辨力帶寬、顯示方式和其他影響因素下，頻譜儀顯示最小信號(hào)電平的能力，以dBm、dBu、dBv、V等單位表示。超外差頻譜儀的靈敏度取決于儀器的內(nèi)噪聲。
當(dāng)測(cè)量小信號(hào)時(shí)，信號(hào)譜線是顯示在噪聲頻譜之上的。為了易于從噪聲頻譜中看清楚信號(hào)譜線，一般信號(hào)電平應(yīng)比內(nèi)部噪聲電平高10dB。
另處，靈敏度還與掃頻速度有關(guān)，掃頻速度趕快，動(dòng)態(tài)幅頻特性峰值越低，導(dǎo)致靈敏度越低，并產(chǎn)生幅值差。
(4)動(dòng)態(tài)范圍
指能以規(guī)定的準(zhǔn)確度測(cè)量同時(shí)出現(xiàn)在輸入端的兩個(gè)信號(hào)之間的最大差值。動(dòng)態(tài)范圍的上限愛(ài)到非線性失真的制約。頻譜儀的幅值顯示方式有兩種：線性的對(duì)數(shù)。
對(duì)數(shù)顯示的優(yōu)點(diǎn)是在有限的屏幕有效的高度范圍內(nèi)，可獲得較大的動(dòng)態(tài)范圍。頻譜儀的動(dòng)態(tài)范圍一般在60dB以上，有時(shí)甚至達(dá)到100dB以上。
(5)頻率掃描寬度(Span)
另有分析譜寬、掃寬、頻率量程、頻譜跨度等不同叫法。通常指頻譜儀顯示屏幕最左和最右垂直刻度線內(nèi)所能顯示的響應(yīng)信號(hào)的頻率范圍(頻譜寬度)。
根據(jù)測(cè)試需要自動(dòng)調(diào)節(jié)，或人為設(shè)置。掃描寬度表示頻譜儀在一次測(cè)量(也即一次頻率掃描)過(guò)程中所顯示的頻率范圍，可以小于或等于輸入頻率范圍。頻譜寬度通常又分為三種模式。
①全掃頻 頻譜儀一次掃描它的有效頻率范圍。
②每格掃頻 頻譜儀一次只掃描一個(gè)規(guī)定的頻率范圍。用每格表示的頻譜寬度可以改變。
③零掃頻 頻率寬度為零，頻譜儀不掃頻，變成調(diào)諧接收機(jī)。
(6)掃描時(shí)間(Sweep Time，簡(jiǎn)作ST)
即進(jìn)行一次全頻率范圍的掃描、并完成測(cè)量所需的時(shí)間，也叫分析時(shí)間。通常掃描時(shí)間越短越好，但為保證測(cè)量精度，掃描時(shí)間必須適當(dāng)。
與掃描時(shí)間相關(guān)的因素主要有頻率掃描范圍、分辨率帶寬、視頻濾波?，F(xiàn)代頻譜儀通常有多檔掃描時(shí)間可選擇，最小掃描時(shí)間由測(cè)量通道的電路響應(yīng)時(shí)間決定。
(7)幅度測(cè)量精度
有絕對(duì)幅度精度和相對(duì)幅度精度之分，均由多方面因素決定。絕對(duì)幅度精度是針對(duì)滿刻度信號(hào)的指標(biāo)，受輸入衰減、中頻增益、分辨率帶寬、刻度逼真度、頻響及校準(zhǔn)信號(hào)本身的精度等的綜合影響;
相對(duì)幅度精度與測(cè)量方式有關(guān)，在理想情況下僅有頻響和校準(zhǔn)信號(hào)精度兩項(xiàng)誤差來(lái)源，測(cè)量精度可以達(dá)到非常高。
儀器在出廠前要經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，各種誤差已被分別記錄下來(lái)并用于對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，顯示出來(lái)的幅度精度已有所提高。
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