本文轉(zhuǎn)載自公眾號(hào)《測(cè)試那些事兒》
我們知道任何一個(gè)信號(hào)都可以看作是很多正弦信號(hào)疊加，即由很多頻率成分組成，頻譜分析儀是通過(guò)頻域來(lái)分析信號(hào)，可以方便準(zhǔn)確的獲得信號(hào)頻率功率，諧波，調(diào)制，雜散，噪聲等等。
比如以下是一個(gè)20KHz方波頻譜的測(cè)量
在通信系統(tǒng)中，發(fā)射與接收系統(tǒng)都是與頻率打交道，如通信帶寬、干擾頻率、雜散、失真等都需要頻域測(cè)量才能更有效的分析，所以會(huì)用到頻譜分析儀。
同時(shí)我們也可以對(duì)功率進(jìn)行測(cè)量，比如信號(hào)發(fā)射功率、臨道功率、干擾信號(hào)、接收靈敏度測(cè)量等，雜散大小、失真大小分析等，都是與幅度分不開(kāi)的。幅度過(guò)大或過(guò)小，都可能導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定或不正常。
以下是掃頻式超外差接收機(jī)的原理框圖
幾個(gè)關(guān)鍵部位如下
前端電容：隔離直流，儀器怕直流。
前端衰減器：調(diào)節(jié)信號(hào)幅度，防止過(guò)載、增益壓縮、失真。一般基于參考電平值自動(dòng)設(shè)置。
前端放大：提高系統(tǒng)測(cè)量靈敏度，用于微小信號(hào)的測(cè)量。
前端預(yù)選：抑制帶外信號(hào)，防止在中頻產(chǎn)生多重響應(yīng)。
混頻器：頻率搬移。射頻鏈路中可能會(huì)有多個(gè)本振VCO和混頻器進(jìn)行混頻
LO：混頻器的搬移驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)如下
RBW-分辨率帶寬濾波器
-----主要作用是分辨信號(hào)用的，頻譜儀的頻譜分辨率主要決定于分辨率帶寬RWB，它決定了分辨兩個(gè)等幅度信號(hào)的能力。
橫軸-頻率范圍
-----主要看看儀器的測(cè)量頻率寬度
縱軸-幅度范圍
-----主要看看儀器能分析的最大和最小信號(hào)多少
DNAL-顯示平均噪聲電平
-----主要看看儀器的底噪如何，決定了最小分析信號(hào)幅度
相位噪聲
-----主要體現(xiàn)儀器的信號(hào)近端分析能力
失真- SHI TOI P1DB
-----主要看看儀器分析信號(hào)之后的失真如何，影響多大
雜散- 輸入相關(guān)、剩余響應(yīng)、近旁雜散
-----主要看看儀器做的純凈度如何
頻譜分析儀的大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景是通過(guò)天線、電纜等外接設(shè)備來(lái)接收信號(hào)使用，
了解信號(hào)分析儀的固有精度和鑒別被測(cè)器件（DUT）連接通道中的誤差源，對(duì)于優(yōu)化測(cè)量精度非常重要。良好的測(cè)量方法和實(shí)用的分析儀功能可以減少錯(cuò)誤的發(fā)生，并且縮短測(cè)試時(shí)間。
利用數(shù)字中頻技術(shù)，特別是在經(jīng)過(guò)內(nèi)部校準(zhǔn)和校正的改進(jìn)之后，可以實(shí)現(xiàn)高水平的基本精度。例如自帶的修正功能和可高度重復(fù)的數(shù)字濾波器可以讓用戶(hù)在測(cè)量期間自由的更改設(shè)置，并且基本上不會(huì)影響到測(cè)試的可重復(fù)性。典型的示例包括分辨率帶寬、量程、參考電平，中心頻率和掃寬。
當(dāng) DUT 連接至經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的分析儀后，信號(hào)傳遞網(wǎng)絡(luò)（圖 1）可能會(huì)出現(xiàn)減損，或者致使被測(cè)信號(hào)發(fā)生改變。只有對(duì)這些效應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)修正或補(bǔ)償，才能確保最佳精度。在頻譜分析儀中，幅度校正功能采用一系列頻率/幅度配對(duì)，將其進(jìn)行線性連接，以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)測(cè)量顯示點(diǎn)的校正系數(shù)。然后再依據(jù)修正結(jié)果調(diào)整顯示的幅度。保證測(cè)量結(jié)果中信號(hào)傳遞網(wǎng)絡(luò)的不良衰減和增益均已被消除，這為信號(hào)分析儀提供了完全符合規(guī)范的精度。比如說(shuō)RIGOL的頻譜分析儀RSA系列在【Input/Output】按鍵菜單下就有【幅度校正】相關(guān)的功能。
外接DUT可以是如下選項(xiàng)中任何一種，也可以自定義。
然后打開(kāi)【校正開(kāi)關(guān)】
此時(shí)把頻譜分析儀的測(cè)量的端面從頻譜分析儀的RF口移到了更接近DUT的位置，使用分析儀的幅度修正功能，能讓頻率響應(yīng)更為平坦，并且提高了幅度精度。例如，在測(cè)量極微小的信號(hào)時(shí)，我們可以把外部前置放大器連接至 DUT，以增加信號(hào)電平，從而緩解信號(hào)衰減或噪聲增大等問(wèn)題。如今的智能前置放大器可自動(dòng)配置分析儀并上傳增益和頻率響應(yīng)，以獲得精確的校正值。
頻率響應(yīng)指標(biāo)是頻譜分析儀重要指標(biāo)之一，頻率響應(yīng)是指一個(gè)恒定幅度的信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸系統(tǒng)后，輸出信號(hào)的幅度隨頻率的變化而發(fā)生增大或減小，相位隨頻率的變化而變化。頻率響應(yīng)包括幅頻特性和相頻特性，射頻系統(tǒng)中也常用S21描述傳輸頻率響應(yīng)，掃頻式頻譜分析儀只考慮幅頻特性。比如我們常測(cè)的濾波器的通帶就是頻響指標(biāo)。
對(duì)于頻響的測(cè)量我們可以用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量，可以測(cè)量信號(hào)的頻率，幅度，相位特性，可以通過(guò)校準(zhǔn)去掉系統(tǒng)誤差，測(cè)量更準(zhǔn)確且測(cè)量速度快，多種測(cè)量結(jié)果顯示方法。也可以用帶有跟蹤源的頻譜分析儀測(cè)量，可以測(cè)量信號(hào)的頻率，幅度特性，可以通過(guò)歸一化校準(zhǔn)去掉系統(tǒng)誤差。
那我們?nèi)绾尾榭匆慌_(tái)頻譜分析儀的頻響曲線呢？首先通過(guò)信號(hào)源給一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，把頻譜分析儀中心頻率設(shè)置成跟信號(hào)源一樣的頻率，再把RBW和VBW降低，SPAN打成0掃寬，此時(shí)屏幕上顯示的即為此頻率下的頻響曲線。
不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)器件頻響的要求不同，寬帶和窄帶or掃頻和實(shí)時(shí)。同時(shí)頻響受溫度影響，射頻鏈路上器件的頻響誤差會(huì)影響頻譜儀的測(cè)量幅度精度。
