中心議題：

• 頻譜儀的電平刻度的轉換和阻抗匹配問題
• 頻譜分析儀防過載
• 選擇合適的中頻帶寬測試

解決方案：

• 采用中頻替代法
• 輸入衰減器不宜放在0dB的位置

頻譜分析儀是一種應用廣泛的信號分析儀器。它可用來測量信號的頻率、電平、波形失真
、噪聲電平、頻譜特性等，加上標準天線還可用來測量場強。它的主要特點是：能寬頻帶連續掃描，並將測得的信號在CRT屏上直觀地顯示出來。在整個頻段內，電平顯示範圍大於70dB，在(zai)無(wu)線(xian)電(dian)電(dian)波(bo)測(ce)量(liang)中(zhong)可(ke)以(yi)很(hen)方(fang)便(bian)地(di)看(kan)出(chu)頻(pin)譜(pu)占(zhan)用(yong)和(he)信(xin)號(hao)活(huo)動(dong)情(qing)況(kuang)，所(suo)以(yi)在(zai)很(hen)多(duo)場(chang)合(he)，頻(pin)譜(pu)儀(yi)正(zheng)在(zai)替(ti)代(dai)場(chang)強(qiang)儀(yi)成(cheng)為(wei)電(dian)波(bo)測(ce)量(liang)中(zhong)一(yi)種(zhong)新(xin)的(de)被(bei)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)的(de)儀(yi)器(qi)。但(dan)必(bi)竟(jing)二(er)者(zhe)設(she)計(ji)上(shang)有(you)差(cha)異(yi)
，因(yin)此(ci)使(shi)用(yong)側(ce)重(zhong)麵(mian)應(ying)有(you)所(suo)有(you)同(tong)
，否(fou)則(ze)將(jiang)會(hui)帶(dai)來(lai)很(hen)大(da)的(de)測(ce)量(liang)誤(wu)差(cha)。

一、電平刻度的轉換和阻抗匹配問題

通常，頻譜儀的顯示刻度單位是dBm，而在場強測量和有關電波傳播問題討論中，習慣采用dBμv/m為(wei)單(dan)位(wei)，因(yin)此(ci)首(shou)先(xian)就(jiu)有(you)一(yi)個(ge)單(dan)位(wei)轉(zhuan)換(huan)問(wen)題(ti)。實(shi)際(ji)上(shang)場(chang)強(qiang)測(ce)量(liang)就(jiu)是(shi)標(biao)準(zhun)天(tian)線(xian)端(duan)感(gan)應(ying)電(dian)壓(ya)的(de)測(ce)量(liang)，因(yin)此(ci)隻(zhi)要(yao)將(jiang)頻(pin)譜(pu)儀(yi)的(de)讀(du)數(shu)換(huan)算(suan)成(cheng)電(dian)壓(ya)單(dan)位(wei)，加(jia)上(shang)天(tian)線(xian)的(de)天(tian)線(xian)係(xi)數(shu)即(ji)可(ke)求(qiu)得(de)待(dai)測(ce)場(chang)強(qiang)。

頻譜儀的單位換算係數隨其輸入阻抗的不同而不同
，對於50Ω係統
，

VdBuV=PdBm+107dB而對於75Ω係統
，則VdBuV=PdBm+108.8dB

現xian代dai頻pin譜pu儀yi多duo采cai用yong微wei機ji處chu理li，顯xian示shi刻ke度du可ke以yi自zi動dong轉zhuan換huan。在zai實shi際ji測ce量liang中zhong要yao特te別bie注zhu意yi天tian線xian阻zu抗kang與yu測ce試shi係xi統tong的de匹pi配pei問wen題ti
，避bi免mian產chan生sheng失shi配pei誤wu差cha。由you於yu頻pin譜pu儀yi在zai使shi用yong中zhong是shi進jin行xing寬kuan帶dai掃sao描miao
，所suo以yi所suo用yong天tian線xian要yao求qiu也ye都dou是shi寬kuan帶dai天tian線xian，而er寬kuan帶dai天tian線xian的deVSWR一般都較大
，如果與頻譜儀聯接的不是匹配天線
，則要對所用天線的天線係數重新校對。

在實際測量中，輸入衰減器不宜放在0dB的位置，如果衰減器置0，輸入信號直接接到混頻器上，則阻抗特性變差
，造成較大的失配誤差。

二、防止頻譜分析儀過載

一般測試接收機的輸入端都有帶有調諧式高放電路，以抑製帶外信號
，提高靈敏度。

而(er)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)由(you)於(yu)其(qi)寬(kuan)帶(dai)連(lian)續(xu)快(kuai)速(su)掃(sao)描(miao)的(de)特(te)性(xing)，輸(shu)入(ru)端(duan)一(yi)般(ban)都(dou)直(zhi)接(jie)接(jie)到(dao)第(di)一(yi)混(hun)頻(pin)器(qi)上(shang)。當(dang)信(xin)號(hao)電(dian)平(ping)較(jiao)高(gao)時(shi)，混(hun)頻(pin)器(qi)工(gong)作(zuo)在(zai)非(fei)線(xian)性(xing)變(bian)頻(pin)狀(zhuang)態(tai)，將(jiang)產(chan)生(sheng)高(gao)階(jie)互(hu)調(tiao)和(he)混(hun)頻(pin)增(zeng)益(yi)壓(ya)縮(suo)

，而(er)且(qie)過(guo)高(gao)的(de)電(dian)平(ping)（一般大於5dBm）將燒壞混頻器
，故在使用中要合理地選擇射頻衰減器以確保線性工作狀態。

為wei使shi混hun頻pin器qi進jin行xing線xian性xing變bian頻pin，中zhong頻pin放fang大da器qi進jin行xing線xian性xing放fang大da，使shi示shi波bo屏ping上shang出chu現xian的de假jia響xiang應ying電dian平ping縮suo至zhi最zui小xiao，這zhe就jiu要yao求qiu加jia在zai混hun頻pin器qi上shang的de輸shu入ru信xin號hao功gong率lv越yue小xiao越yue好hao；而為了擴大測量電平的動態範圍，則要求輸入功率越大越好。為此對輸入信號電平的選擇有如下三個規定：

（1）最(zui)佳(jia)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)電(dian)平(ping)在(zai)頻(pin)譜(pu)儀(yi)輸(shu)入(ru)混(hun)頻(pin)器(qi)上(shang)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)時(shi)，使(shi)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)失(shi)真(zhen)電(dian)平(ping)小(xiao)於(yu)某(mou)個(ge)規(gui)定(ding)電(dian)平(ping)時(shi)的(de)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)電(dian)平(ping)叫(jiao)最(zui)佳(jia)輸(shu)入(ru)電(dian)平(ping)。它(ta)隨(sui)混(hun)頻(pin)器(qi)的(de)構(gou)造(zao)不(bu)同(tong)而(er)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)
，通(tong)常(chang)頻(pin)譜(pu)儀(yi)的(de)最(zui)佳(jia)輸(shu)入(ru)電(dian)平(ping)是(shi)-30dBm。用這樣的電平輸入時
，規定頻譜儀產生的失真電平和假響應電平小於-90dBm
，即在-30dBm到-90dBm間出現的信號是真正的信號，這時，顯示器的動態範圍有60dB。

（2）線性輸入信號電平，使輸入混頻器的特性保持線性的最大輸入信號電平叫線性輸入電平。所謂“線性”，是指允許輸入混頻器有1dB的增益壓縮。增益壓縮1dB,約產生12.2%的誤差。當加到混頻器的信號電平在線性輸入電平範圍內時
，則增益壓壓縮小於1dB，zhebingbuyiweizhezaipinpuyixianshiqishangbutongshengshizhenxiangyinghejiaxiangying。zhiyoudangshurudaohunpinqidexinhaogonglvdengyuzuijiashurudianpingshi
，zaishibopingshangcaibuchuxianjiaxiangying。tongchang

，pinpuyidexianxingshurudianpingshi-5dBm到-10dBm，視輸入混頻器的特性而定。

（3）zuidashurudianpingpinpuyishuruhuideshaohuidianpingjiaopinpuyidezuidashurudianping。tayoushurushuaijianqihehunpinqidetexingjueding。shuruhunpinqideshaohuidianpingdedianxingzhishi+10dBm，輸入衰減器的燒毀電平是+30dBm。
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在zai實shi際ji測ce量liang中zhong，為wei使shi測ce量liang不bu失shi真zhen
，或huo使shi假jia響xiang應ying電dian平ping減jian至zhi最zui小xiao
，應ying經jing常chang使shi用yong最zui佳jia輸shu入ru電dian平ping。就jiu輸shu入ru端duan是shi單dan個ge大da信xin號hao而er言yan。采cai用yong最zui佳jia輸shu入ru電dian平ping，將jiang會hui得de到dao較jiao滿man意yi的de測ce量liang結jie果guo。但dan當dang輸shu入ru端duan存cun在zai多duo個ge高gao電dian平ping信xin號hao時shi

，即ji使shi這zhe些xie信xin號hao可ke能neng在zai頻pin譜pu儀yi的de工gong作zuo頻pin帶dai外wai，終zhong因yin輸shu入ru端duan沒mei有you選xuan擇ze性xing，這zhe些xie信xin號hao功gong率lv的de迭die加jia很hen容rong易yi使shi混hun頻pin器qi過guo載zai產chan生sheng高gao階jie交jiao互hu調tiao失shi真zhen，從cong而er產chan生sheng假jia響xiang應ying，因yin此ci有you必bi要yao對dui所suo測ce信xin號hao以yi外wai的de信xin號hao功gong率lv加jia以yi衰shuai減jian，最zui好hao的de辦ban法fa是shi加jia一yi個ge跟gen蹤zong濾波器，即預選器，如美國HP公司和西德R/S公司都有為其頻譜儀配套的預選器。

有些頻譜分析儀沒有配套的預選器，但可根據測量頻段加固定的帶通濾波器。此時，用頻譜分析儀和跟蹤信號發生器對通帶內波動、插cha入ru損sun耗hao仔zai細xi進jin行xing測ce量liang並bing一yi一yi記ji錄lu下xia來lai，在zai測ce量liang場chang強qiang時shi計ji入ru到dao天tian線xian校xiao正zheng係xi數shu去qu。如ru果guo連lian帶dai通tong濾lv波bo器qi也ye沒mei有you，那na麼me可ke按an照zhao所suo測ce頻pin段duan配pei置zhi合he適shi的de高gao通tong濾lv波bo器qi。實shi踐jian證zheng明ming，強qiang電dian台tai及ji電dian磁ci幹gan擾rao大da多duo集ji中zhong在zai中zhong

、短波及調頻波段
、VHF低端
，在采用高通濾波器後
，可把被測頻段以下的信號衰減40dB以上，這樣可大大減少互調
、交調失真。

檢驗混頻器是否工作在最佳狀態，可以采用射頻衰減器增加10dB，顯示減少10dB的方法驗證。通常，-30~-35dBm為混頻器的最佳工作狀態
，即頻譜儀的最佳輸入電平為-30~-35dBm。最佳輸入電平的擇定為以後進一步的精確測量打下了良好基礎。

三
、選擇合適的中頻帶寬

頻譜儀的中頻帶寬（又稱分辨率帶寬）很多
，從1MHz到1kHz以下約有10檔左右。

但由於頻譜儀的連續掃描特性，它的濾波器是高斯型的矩形係數較大，一般60dB：3dB帶寬為10:1。而測試接收機的中頻濾波器矩形係數較小，一般60dB:6dB帶寬為2:1（一般測試接收機為雙調諧回路，且B3=0.8B6）。頻譜儀的噪聲係數較大，典型值為19dB
，因此在頻帶寬相同的情況下，頻譜儀的噪聲電平比測試接收機高。

了解這些不同後
，就可以根據實測情況及所測信號的特點，選擇合適的中頻帶寬。如

果要測量間隔25KHz的兩相鄰信號
，若它們的電平相差不大
，則用10KHz的中頻帶寬就可以區分兩信號。如果電平相差較大
，則必須用3kHz或1kHz的de中zhong頻pin帶dai寬kuan才cai能neng區qu分fen兩liang信xin號hao。在zai選xuan擇ze中zhong頻pin帶dai寬kuan時shi，還hai應ying注zhu意yi掃sao描miao時shi間jian，太tai快kuai會hui使shi濾lv波bo器qi來lai不bu及ji響xiang應ying，導dao致zhi測ce量liang不bu準zhun。有you些xie頻pin譜pu儀yi有you自zi動dong調tiao節jie功gong能neng，特te別bie是shi現xian代dai較jiao先xian進jin的de它ta可ke將jiang掃sao描miao時shi間jian自zi動dong調tiao節jie到dao與yu掃sao描miao頻pin寬kuan、中頻帶寬相適應。若是手動調節的，應注意一旦中頻帶寬改變
，掃描時間也要相應地變化
，以保證準確測量。

如(ru)果(guo)要(yao)測(ce)量(liang)較(jiao)弱(ruo)信(xin)號(hao)，就(jiu)要(yao)減(jian)小(xiao)中(zhong)頻(pin)帶(dai)寬(kuan)，使(shi)頻(pin)譜(pu)儀(yi)的(de)噪(zao)聲(sheng)電(dian)平(ping)低(di)於(yu)被(bei)測(ce)信(xin)號(hao)。頻(pin)譜(pu)儀(yi)一(yi)般(ban)給(gei)出(chu)最(zui)小(xiao)中(zhong)頻(pin)帶(dai)寬(kuan)以(yi)下(xia)的(de)平(ping)均(jun)噪(zao)聲(sheng)電(dian)平(ping)
，中(zhong)檔(dang)頻(pin)譜(pu)儀(yi)的(de)典(dian)型(xing)值(zhi)為(wei)-115dBm。為保證測量結果有效

，應使信噪比優於6dB，故它可測量的最小電平為-109dBm即-2dBμV。實際上可測的最小電平還受到頻譜儀雜散響應指標的影響，而且當被測信號小於1μV時，通過機殼、電源線等引入幹擾會使測量結果不可靠。

四
、怎樣保證測量精度

測試接收機都裝有標準脈衝振蕩器
，以便在測量狀態，如頻率
、衰減器、中頻帶寬改變時隨時可進行校準。其測量精度主要由標準振蕩器的準確度及輸入失配誤差來決定
，一般為±2dB。

頻譜儀係采用固定頻率的標準信號進行校準，當測量頻率不同時就會產生誤差。同時，射頻衰減器參考電平、中頻帶寬
、顯示刻度等的改變都會產生誤差。對於現代頻譜儀這些誤差一般為：

校準信號絕對誤差±0.3dB

頻率響應（包括輸入失配）±0.5~2dB

射頻衰減器改變1~2dB

參考電平改變0.5dB

中頻帶寬改變0.5~1dB

顯示刻度改變1dB

CRT顯示非線性誤差1~2dB

粗看起來，這些誤差相加超過4.5dB
，

但dan實shi際ji上shang與yu測ce量liang方fang法fa有you很hen大da關guan係xi。測ce量liang時shi，如ru能neng保bao持chi與yu校xiao準zhun時shi的de儀yi器qi設she置zhi狀zhuang態tai一yi樣yang
，就jiu可ke使shi誤wu差cha減jian至zhi最zui小xiao。一yi般ban是shi采cai用yong中zhong頻pin替ti代dai法fa
，即ji在zai不bu改gai變bian中zhong頻pin帶dai寬kuan及ji顯xian示shi刻ke度du的de情qing況kuang下xia，通tong過guo改gai變bian參can考kao電dian平ping。使shi校xiao準zhun信xin號hao電dian平ping與yu被bei測ce信xin號hao電dian平ping等deng於yu相xiang應ying的de參can考kao電dian平ping時shi，則ze被bei測ce信xin號hao電dian平ping值zhi等deng於yu校xiao準zhun信xin號hao電dian平ping值zhi加jia上shang參can考kao電dian平ping的de改gai變bian量liang。值zhi得de注zhu意yi的de是shi，測ce量liang時shi保bao持chi信xin噪zao比bi大da於yu12dB，這種測量的誤差僅取決於整個誤差的前四項可達到±2dB。