頻譜分析儀檢測

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頻譜分析儀檢測項目詳解

一、頻率范圍檢測

1. 定義 頻譜分析儀能夠測量的低頻率至高頻率的范圍，通常以Hz為單位（如9 kHz~26.5 GHz）。
2. 檢測方法
   • 信號源法：使用可調諧信號源輸出不同頻率的標準信號，觀察頻譜分析儀是否能正確顯示對應頻點。
   • 掃頻法：通過掃頻信號發生器輸出覆蓋整個頻率范圍的信號，驗證頻譜分析儀的頻率響應是否平坦。
3. 注意事項
   • 需考慮儀器內部本振（LO）的穩定性。
   • 高頻段需注意連接器和電纜的損耗補償。

二、幅度精度（幅度平坦度）檢測

1. 定義 頻譜分析儀在不同頻率下測量信號幅度的準確性，通常以dB為單位表示誤差。
2. 檢測方法
   • 參考信號法：輸入已知幅度的標準信號（如-30 dBm），對比頻譜分析儀顯示的幅度誤差。
   • 功率計比對法：使用功率計測量信號實際功率，與頻譜分析儀讀數對比。
3. 應用場景
   • 通信系統中信號功率的精確測量。
   • 射頻放大器增益的標定。

三、分辨率帶寬（RBW）檢測

1. 定義 頻譜分析儀區分相鄰信號的小頻率間隔，直接影響頻率分辨能力。
2. 檢測方法
   • 雙音測試：輸入兩個頻率相近的信號（如間隔1 kHz），調整RBW觀察是否能夠分辨。
   • 噪聲基底法：觀察不同RBW設置下的噪聲基底變化，驗證其符合理論值（RBW每縮小10倍，噪聲降低10 dB）。
3. 關鍵參數
   • RBW形狀因子（如3 dB帶寬與60 dB帶寬的比值）。
   • 小RBW（如1 Hz）的穩定性。

四、相位噪聲檢測

1. 定義 本振信號在頻偏處的噪聲功率，反映頻譜分析儀的短期頻率穩定性。
2. 檢測方法
   • 直接測量法：使用低相位噪聲信號源輸入信號，通過頻譜分析儀測量指定頻偏（如10 kHz）處的噪聲功率。
   • 對比法：與專用相位噪聲分析儀的結果進行比對。
3. 典型指標
   • -120 dBc/Hz @10 kHz offset（高端儀器可達-160 dBc/Hz）。

五、諧波失真檢測

1. 定義 頻譜分析儀內部混頻器非線性導致的諧波分量（如二次諧波、三次諧波）。
2. 檢測方法
   • 輸入純凈單頻信號，觀察輸出頻譜中是否存在整數倍頻的雜散信號。
   • 計算諧波失真度：諧波功率與基波功率的比值（以dBc表示）。
3. 改善措施
   • 降低輸入信號功率以避免混頻器過載。
   • 使用高線性度前端設計。

六、雜散信號（Spur）檢測

1. 定義 頻譜分析儀內部電路（如本振、電源）產生的非諧波干擾信號。
2. 檢測方法
   • 在無輸入信號時，觀察頻譜基底中的異常峰值。
   • 輸入低功率信號，檢查是否存在固定頻率的干擾。
3. 典型來源
   • 電源紋波、數字時鐘泄漏、本振饋通。

七、靈敏度（噪聲基底）檢測

1. 定義 頻譜分析儀能夠檢測的小信號功率，通常受限于內部噪聲。
2. 檢測方法
   • 設置小RBW（如1 Hz）和小衰減，測量無信號輸入時的噪聲基底。
   • 輸入微弱信號（如-130 dBm），驗證是否能夠被識別。
3. 優化方向
   • 降低前置放大器噪聲系數。
   • 采用超低損耗濾波器。

八、動態范圍檢測

1. 定義 同時測量大信號和小信號的能力，通常以大與小可測信號功率的差值表示。
2. 檢測方法
   • 雙信號法：輸入兩個幅度相差較大的信號（如相差90 dB），驗證是否均能準確測量。
   • 三階交調法：通過雙音測試計算動態范圍上限。
3. 影響因素
   • ADC位數、混頻器線性度、數字處理算法。

檢測流程注意事項

1. 校準
   • 定期使用標準信號源（如Keysight N9030B）進行校準。
   • 外部連接器需使用高質量電纜并避免彎折。
2. 環境控制
   • 溫度、濕度、電磁干擾（EMI）需符合儀器工作條件。
3. 文檔記錄
   • 記錄檢測條件（如溫度、輸入功率、RBW設置）以備復查。

應用實例

• 5G基站測試：檢測毫米波頻段（如28 GHz）的相位噪聲和雜散。
• EMC預測試：驗證設備輻射信號是否超出法規限值（如CISPR 32標準）。
• 射頻集成電路（RFIC）設計：評估放大器諧波失真和噪聲性能。

總結

頻譜分析儀的檢測項目覆蓋了頻率、幅度、噪聲、失真等核心指標。通過系統性檢測，可確保儀器滿足測試需求，避免因設備誤差導致的誤判。在實際操作中需結合應用場景，靈活選擇檢測方法，并嚴格遵守校準和操作規范，以保障測試結果的可靠性。

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