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，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)，為射頻工程師開啟全新可能。

因此，在測量不同類型的射頻信號(hào)時(shí)，需要根據(jù)特定的測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)域測量，例如測量時(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，用于測量信號(hào)電平或帶寬等基本信號(hào)參數(shù)。通過屏幕上顯示的信號(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)。

頻譜中的其他測量包括雜散發(fā)射檢測、信噪比 (SNR) 測量或多余雜散發(fā)射檢測。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，可以在單次測量中測量和顯示從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)行頻譜測量以確保一致性。在移動(dòng)無線電應(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)射等測量，這些測量需要在強(qiáng)信號(hào)附近測量非常小的電平。信號(hào)與頻譜分析儀是首選的測量設(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)與頻譜分析儀測量頻譜發(fā)射模板  (SEM)

ACLR的測量與SEM類似。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)行此類測量所需的動(dòng)態(tài)范圍。

鄰道泄漏比 (ACLR) 測量需要高動(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 檢測器 (準(zhǔn)峰值、CISPR-Average和MS-Average (CISPR-RMS)) 測量最低數(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)一致性測量。

使用信號(hào)與頻譜分析儀進(jìn)行EMI預(yù)一致性測量

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量儀器的一項(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)，也仍能檢測到較小信號(hào)。