频谱分析仪检测

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频谱分析仪检测项目详解

一、频率范围检测

1. 定义 频谱分析仪能够测量的低频率至高频率的范围，通常以Hz为单位（如9 kHz~26.5 GHz）。
2. 检测方法
   • 信号源法：使用可调谐信号源输出不同频率的标准信号，观察频谱分析仪是否能正确显示对应频点。
   • 扫频法：通过扫频信号发生器输出覆盖整个频率范围的信号，验证频谱分析仪的频率响应是否平坦。
3. 注意事项
   • 需考虑仪器内部本振（LO）的稳定性。
   • 高频段需注意连接器和电缆的损耗补偿。

二、幅度精度（幅度平坦度）检测

1. 定义 频谱分析仪在不同频率下测量信号幅度的准确性，通常以dB为单位表示误差。
2. 检测方法
   • 参考信号法：输入已知幅度的标准信号（如-30 dBm），对比频谱分析仪显示的幅度误差。
   • 功率计比对法：使用功率计测量信号实际功率，与频谱分析仪读数对比。
3. 应用场景
   • 通信系统中信号功率的精确测量。
   • 射频放大器增益的标定。

三、分辨率带宽（RBW）检测

1. 定义 频谱分析仪区分相邻信号的小频率间隔，直接影响频率分辨能力。
2. 检测方法
   • 双音测试：输入两个频率相近的信号（如间隔1 kHz），调整RBW观察是否能够分辨。
   • 噪声基底法：观察不同RBW设置下的噪声基底变化，验证其符合理论值（RBW每缩小10倍，噪声降低10 dB）。
3. 关键参数
   • RBW形状因子（如3 dB带宽与60 dB带宽的比值）。
   • 小RBW（如1 Hz）的稳定性。

四、相位噪声检测

1. 定义 本振信号在频偏处的噪声功率，反映频谱分析仪的短期频率稳定性。
2. 检测方法
   • 直接测量法：使用低相位噪声信号源输入信号，通过频谱分析仪测量指定频偏（如10 kHz）处的噪声功率。
   • 对比法：与专用相位噪声分析仪的结果进行比对。
3. 典型指标
   • -120 dBc/Hz @10 kHz offset（高端仪器可达-160 dBc/Hz）。

五、谐波失真检测

1. 定义 频谱分析仪内部混频器非线性导致的谐波分量（如二次谐波、三次谐波）。
2. 检测方法
   • 输入纯净单频信号，观察输出频谱中是否存在整数倍频的杂散信号。
   • 计算谐波失真度：谐波功率与基波功率的比值（以dBc表示）。
3. 改善措施
   • 降低输入信号功率以避免混频器过载。
   • 使用高线性度前端设计。

六、杂散信号（Spur）检测

1. 定义 频谱分析仪内部电路（如本振、电源）产生的非谐波干扰信号。
2. 检测方法
   • 在无输入信号时，观察频谱基底中的异常峰值。
   • 输入低功率信号，检查是否存在固定频率的干扰。
3. 典型来源
   • 电源纹波、数字时钟泄漏、本振馈通。

七、灵敏度（噪声基底）检测

1. 定义 频谱分析仪能够检测的小信号功率，通常受限于内部噪声。
2. 检测方法
   • 设置小RBW（如1 Hz）和小衰减，测量无信号输入时的噪声基底。
   • 输入微弱信号（如-130 dBm），验证是否能够被识别。
3. 优化方向
   • 降低前置放大器噪声系数。
   • 采用超低损耗滤波器。

八、动态范围检测

1. 定义 同时测量大信号和小信号的能力，通常以大与小可测信号功率的差值表示。
2. 检测方法
   • 双信号法：输入两个幅度相差较大的信号（如相差90 dB），验证是否均能准确测量。
   • 三阶交调法：通过双音测试计算动态范围上限。
3. 影响因素
   • ADC位数、混频器线性度、数字处理算法。

检测流程注意事项

1. 校准
   • 定期使用标准信号源（如Keysight N9030B）进行校准。
   • 外部连接器需使用高质量电缆并避免弯折。
2. 环境控制
   • 温度、湿度、电磁干扰（EMI）需符合仪器工作条件。
3. 文档记录
   • 记录检测条件（如温度、输入功率、RBW设置）以备复查。

应用实例

• 5G基站测试：检测毫米波频段（如28 GHz）的相位噪声和杂散。
• EMC预测试：验证设备辐射信号是否超出法规限值（如CISPR 32标准）。
• 射频集成电路（RFIC）设计：评估放大器谐波失真和噪声性能。

总结

频谱分析仪的检测项目覆盖了频率、幅度、噪声、失真等核心指标。通过系统性检测，可确保仪器满足测试需求，避免因设备误差导致的误判。在实际操作中需结合应用场景，灵活选择检测方法，并严格遵守校准和操作规范，以保障测试结果的可靠性。

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