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優(yōu)勢供應小野COMPUMESS頻譜分析儀CF-0942

優(yōu)勢供應小野COMPUMESS頻譜分析儀CF-0942

江蘇邱成機電有限公司
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江蘇邱成機電有限公司是一家集研發(fā)、工程、銷(xiāo)售、技術(shù)服務(wù)于一體的現代化企業(yè)，是國內自動(dòng)化領(lǐng)域具競爭力的設備供應商。公司主要經(jīng)營(yíng)歐美和日韓 等發(fā)達國家的機電一體化設備、高精度分析檢測儀器、環(huán)境與新能源工業(yè)設備及電動(dòng)工具等工控自動(dòng)化產(chǎn)品。 
憑借專(zhuān)業(yè)*的技術(shù)與商務(wù)團隊， 公司在為客戶(hù)帶來(lái)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的同時(shí)還可提供自動(dòng)化工程技術(shù)服務(wù)及成套解決方案。頻譜分析系統主要的功能是在頻域里顯示輸入信號的頻譜特性。頻譜分析儀依信號處理方式的不同，一般有兩種類(lèi)型；即時(shí)頻譜分析儀（Real-Time Spectrum Analyzer）與掃描調諧頻譜分析儀（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer).即時(shí)頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅，其工作原理是針對不同的頻率信號

而有相對應的濾波器與檢知器（Detector)，再經(jīng)由同步的多工掃描器將信號傳送到CRT或液晶等顯示儀器上進(jìn)行顯示，其優(yōu)點(diǎn)是能顯示周期性雜散波（Periodic Random Waves）的瞬間反應，其缺點(diǎn)是價(jià)昂且性能受限于頻寬范圍，濾波器的數目與的多工交換時(shí)間（Switching Time).最十分常用的頻譜分析儀是掃描調諧頻譜分析儀，其基本結構類(lèi)似超外差式接收器，工作原理是輸入信號經(jīng)衰減器直接外加到混波器，可調變的本地振蕩器經(jīng)與CRT同步的掃描產(chǎn)生器產(chǎn)生隨時(shí)間作線(xiàn)性變化的振蕩頻率，經(jīng)混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號（IF）再放大，濾波與檢波傳送到CRT的垂直方向板，因此在CRT的縱軸顯示信號振幅與頻率的對應關(guān)系。較低的RBW固然有助於不同頻率信號的分辨與量測，低的RBW將濾除較高頻率的信號成份，導致信號顯示時(shí)產(chǎn)生失真，失真值與設定的RBW密切相關(guān)，較高的RBW固然有助於寬頻帶信號的偵測，將增加雜訊底層值（Noise Floor），降低量測靈敏度，對於偵測低強度的信號易產(chǎn)生阻礙，因此適當的RBW寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
一般維修者不使用，一是他的價(jià)格較高，二是操作較為復雜。需要配合信號發(fā)生器。但使用起來(lái)很方便的可以查找故障。
發(fā)展 語(yǔ)音
簡(jiǎn)介
頻譜分析儀是對無(wú)線(xiàn)電信號進(jìn)行測量的必十分備手段，是從事電子產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、檢驗的常用工具。因此，應用十分廣泛，被稱(chēng)為工程師的射頻萬(wàn)用表。
傳統產(chǎn)品
頻譜分析儀
頻譜分析儀
傳統的頻譜分析儀的前端電路是一定帶寬內可調諧的接收機，輸入信號經(jīng)變頻器變頻后由低通濾器輸出，濾波輸出作為垂直分量，頻率作為水平分量，在示波器屏幕上繪出坐標圖，就是輸入信號的頻譜圖。由于變頻器可以達到很寬的頻率，例如30Hz-30GHz，與外部混頻器配合，可擴展到100GHz以上，頻譜分析儀是頻率覆蓋最寬的測量?jì)x器之一。無(wú)論測量連續信號或調制信號，頻譜分析儀都是很理想的測量工具。但是，傳統的頻譜分析儀也有明顯的缺點(diǎn)，它只能測量頻率的幅度，缺少相位信息，因此屬于標量?jì)x器而不是矢量?jì)x器。
現代產(chǎn)品
基于快速傅里葉變換(FFT）的現代頻譜分析儀，通過(guò)傅里葉運算將被測信號分解成分立的頻率分量，達到與傳統頻譜分析儀同樣的結果。這種新型的頻譜分析儀采用數字方法直接由模擬/數字轉換器（ADC）對輸入信號取樣,再經(jīng)FFT處理后獲得頻譜分布圖。
在這種頻譜分析儀中，為獲得良好的

儀器線(xiàn)性度和高分辨率，對信號進(jìn)行數據采集時(shí) ADC的取樣率最少等于輸入信號頻率的兩倍，亦即頻率上限是100MHz的實(shí)時(shí)頻譜分析儀需要ADC有200MS/S的取樣率。
半導體工藝水平可制成分辨率8位和取樣率4GS/S的ADC或者分辨率12位和取樣率800MS/S的ADC，亦即，原理上儀器可達到2GHz的帶寬，為了擴展頻率上限，可在A(yíng)DC前端增加下變頻器，本振采用數字調諧振蕩器。這種混合式的頻譜分析儀可擴展到幾GHz以下的頻段使用。
FFT的性能用取樣點(diǎn)數和取樣率來(lái)表征，例如用100KS/S的取樣率對輸入信號取樣1024點(diǎn)，則輸入頻率是50KHz和分辨率是50Hz。如果取樣點(diǎn)數為2048點(diǎn)，則分辨率提高到25Hz。由此可知，輸人頻率取決于取樣率，分辨率取決于取樣點(diǎn)數。FFT運算時(shí)間與取樣，點(diǎn)數成對數關(guān)系，頻譜分析儀需要高頻率、高分辨率和高速運算時(shí)，要選用高速的FFT硬件，或者相應的數字信號處理器(DSP）芯片。例如，10MHz輸入頻率的1024點(diǎn)的運算時(shí)間80μs，而10KHz的1024點(diǎn)的運算時(shí)間變?yōu)?4ms,1KHz的1024點(diǎn)的運算時(shí)間增加至640ms。當運算時(shí)間超過(guò)200ms時(shí)，屏幕的反應變慢，不適于眼睛的觀(guān)察，補救辦法是減少取樣點(diǎn)數，使運算時(shí)間降低至200ms以下。
用FFT計算信號頻譜的算法
離散付里葉變換X(k）可看成是z變換在單位圓上的等距離采樣值
同樣，X（k）也可看作是序列付氏變換X（ejω）的采樣，采樣間隔為ωN=2π/N
由此看出，離散付里葉變換實(shí)質(zhì)上是其頻譜的離散頻域采樣，對頻率具有選擇性（ωk=2πk/N），在這些點(diǎn)上反映了信號的頻譜。
根據采樣定律，一個(gè)頻帶有限的信號，可以對它進(jìn)行時(shí)域采樣而不丟失任何信息，FFT變換則說(shuō)明對于時(shí)間有限的信號（有限長(cháng)序列），也可以對其進(jìn)行頻域采樣，而不丟失任何信息。所以只要時(shí)間序列足夠長(cháng)，采樣足夠密，頻域采樣也就可較好地反映信號的頻譜趨勢，所以FFT可以用以進(jìn)行連續信號的頻譜分析
分類(lèi) 語(yǔ)音
頻譜分析儀分為實(shí)時(shí)分析式和掃頻式兩類(lèi)。前者能在被測信號發(fā)生的實(shí)際時(shí)間內取得所需要的全部頻譜信息并進(jìn)行分析和顯示分析結果；后者需通過(guò)多次取樣過(guò)程來(lái)完成重復信息分析。實(shí)時(shí)式頻譜分析儀主要用于非重復性、持續期很短的信號分析。非實(shí)時(shí)式頻譜分析儀主要用于從聲頻直到亞毫米波段的某一段連續射頻信號和周期信號的分析。
掃頻式頻譜分析儀
頻譜分析儀
頻譜分析儀
它是具有顯示裝置的掃頻超外差接收機，主要用于連續信號和周期信號的頻譜分析。它工作于聲頻直至亞毫米的波頻段，只顯示信號的幅度而不顯示信號的相位。它的工作原理是：本地振蕩器采用掃頻振蕩器，它的輸出信號與被測信號中的各個(gè)頻率分量在混頻器內依次進(jìn)行差頻變換，所產(chǎn)生的中頻信號通過(guò)窄帶濾波器后再經(jīng)放大和檢波，加到視頻放大器作示波管的垂直偏轉信號，使屏幕上的垂直顯示正比于各頻率分量的幅值。本地振蕩器的掃頻由鋸齒波掃描發(fā)生器所產(chǎn)生的鋸齒電壓控制，鋸齒波電壓同時(shí)還用作示波管的水平掃描，從而使屏幕上的水平顯示正比于頻率。
圖4   頻譜分析儀工作原理圖
圖4 頻譜分析儀工作原理圖
工作原理如圖4（a）所示。用掃頻振蕩器作

為超外差接收機的本機振蕩器，當選擇開(kāi)關(guān)S置于1，鋸齒波掃描電壓對本機振蕩器I進(jìn)行掃頻，輸入信號中的各個(gè)頻率分量在混頻器中與本機掃頻信號進(jìn)行差頻，它們依次落入中放窄帶濾波器的通帶內，被濾波器選出，經(jīng)二次變頻、檢波、放大后，加到示波管的垂直偏轉系統，使屏幕上的垂直顯示正比于各個(gè)頻率分量的振幅。掃描電壓同時(shí)加到示波管的水平偏轉系統，從而使頻幕的X坐標變成頻率坐標，并在屏幕上顯示出被分析的輸入信號頻譜圖。上述工作方式在本機振蕩器I上進(jìn)行掃頻，稱(chēng)“掃前式”工作模式，具有很寬的分析頻帶。當S置于2時(shí)，也可在本機振蕩器Ⅱ上進(jìn)行掃頻，稱(chēng)“掃中頻式”工作模式，這時(shí)可進(jìn)行窄帶頻譜分析。
實(shí)時(shí)式頻譜分析儀
在存在被測信號的有*內提取信號的全部頻譜信息進(jìn)行分析并顯示其結果的儀器主要用于分析持續時(shí)間很短的非重復性平穩隨機過(guò)程和暫態(tài)過(guò)程，也能分析40兆赫以下的低頻和極低頻連續信號，能顯示幅度和相位。傅里葉分析儀是實(shí)時(shí)式頻譜分析儀，其基本工作原理是把被分析的模擬信號經(jīng)模數變換電路變換成數字信號后，加到數字濾波器進(jìn)行傅里葉分析；由中央處理器控制的正交型數字本地振蕩器產(chǎn)生按正弦律變化和按余弦律變化的數字本振信號，也加到數字濾波器與被測信號作傅里葉分析。正交型數字式本振是掃頻振蕩器，當其頻率與被測信號中的頻率相同時(shí)就有輸出，經(jīng)積分處理后得出分析結果供示波管顯示頻譜圖形。正交型本振用正弦和余弦信號得到的分析結果是復數，可以換算成幅度和相位。分析結果也可送到打印繪圖儀或通過(guò)標準接口與計算機相連。
技術(shù)指標 語(yǔ)音
頻譜分析儀的主要技術(shù)指標有頻率范圍、分辨力、分析譜寬、分析時(shí)間、掃頻速度、靈敏度、顯示方式和假響應。
頻率范圍
頻譜分析儀進(jìn)行正常工作的頻率區間?，F代頻譜儀的頻率范圍能從低于1Hz至300GHz。
分辨力
頻譜分析儀在顯示器上能夠區分最鄰近的兩條譜線(xiàn)之間頻率間隔的能力，是頻譜分析儀最重要的技術(shù)指標。分辨力與濾波器型式、波形因數、帶寬、本振穩定度、剩余調頻和邊帶噪聲等因素有關(guān)，掃頻式頻譜分析儀的分辨力還與掃描速度有關(guān)。分辨帶寬越窄越好?，F代頻譜儀在高頻段分辨力為10～100赫。
分析譜寬
又稱(chēng)頻率跨度。頻譜分析儀在一次測量分析中能顯示的頻率范圍，可等于或小于儀器的頻率范圍，通常是可調的。
分析時(shí)間
完成一次頻譜分析所需的時(shí)間，它與分析譜寬和分辨力有密切關(guān)系。對于實(shí)時(shí)式頻譜分析儀，分析時(shí)間不能小于其最窄分辨帶寬的倒數。
掃頻速度：分析譜寬與分析時(shí)間之比，也就是掃頻的本振頻率變化速率。
靈敏度
頻譜分析儀顯示微弱信號的能力，受頻譜儀內部噪聲的限制，通常要求靈敏度越高越好。動(dòng)態(tài)范圍指在顯示器上可同時(shí)觀(guān)測的信號與最弱信號之比?，F代頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍可達80分貝。
顯示方式
頻譜分析儀顯示的幅度與輸入信號幅度之間的關(guān)系。通常有線(xiàn)性顯示、平方律顯示和對數顯示三種方式。
假響應
顯示器上出現不應有的譜線(xiàn)。這對超外差系統是不可避免的，應設法抑止到最小，現代頻譜分析儀可做到小于-90分貝毫瓦。
工作原理 語(yǔ)音
頻譜分析儀的工作原理
頻譜分析儀
頻譜分析儀

頻譜分析儀架構猶如時(shí)域用途的示波器，面板上布建許多功能控制按鍵，作為系統功能之調整與控制，實(shí)時(shí)頻譜分析儀（Real-Time Spectrum Analyzer）與掃瞄調諧頻譜分析儀（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer）。實(shí)時(shí)頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅，其工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應的濾波器與檢知器（Detector），再經(jīng)由同步的多任務(wù)掃瞄器將信號傳送到CRT 屏幕上，其優(yōu)點(diǎn)是能顯示周期性雜散波（PeriodicRandom Waves）的瞬間反應，其缺點(diǎn)是價(jià)昂且性能受限于頻寬范圍、濾波器的數目與的多任務(wù)交換時(shí)間（Switching Time）。
常用的頻譜分析儀是掃瞄調諧頻譜分析儀，可調變的本地振蕩器經(jīng)與CRT 同步的掃瞄產(chǎn)生器產(chǎn)生隨時(shí)間作線(xiàn)性變化的振蕩頻率，經(jīng)混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號（IF）再放大、濾波與檢波傳送到CRT 的垂直方向板，因此在CRT 的縱軸顯示信號振幅與頻率的對應關(guān)系，信號流程架構如圖1.3 所示。
影響信號反應的重要部份為濾波器頻寬，濾波器之特性為高斯濾波器（Gaussian-Shaped Filter），影響的功能就是量測時(shí)常見(jiàn)到的解析頻寬（RBW，Resolution Bandwidth）。RBW 代表兩個(gè)不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來(lái)的頻寬差異，兩個(gè)不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW，此時(shí)該兩信號將重疊，難以分辨，較低的RBW 固然有助于不同頻率信號的分辨與量測，低的RBW 將濾除較高頻率的信號成份，導致信號顯示時(shí)產(chǎn)生失真，失真值與設定的RBW 密切相關(guān)，較高的RBW 固然有助于寬帶帶信號的偵測，將增加噪聲底層值（Noise Floor），降低量測靈敏度，對于偵測低強度的信號易產(chǎn)生阻礙，因此適當的RBW 寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
另外的視頻頻寬（VBW，Video Bandwidth）代表單一信號顯示在屏幕所需的頻寬。如前所說(shuō)明，量測信號時(shí)，視頻頻寬過(guò)與不及均非適宜，都將造成量測的困擾，如何調整必須加以了解。通常RBW 的頻寬大于等于VBW，調整RBW 而信號振幅并無(wú)產(chǎn)生明顯的變化，此時(shí)之RBW 頻寬即可加以采用。量測RF 視頻載波時(shí)，信號經(jīng)設備內部的混波器降頻后再加以放大、濾波（RBW 決定）及檢波顯示等流程，若掃描太快，RBW 濾波器將無(wú)法*充電到信號的振幅峰值，因此必須維持足夠的掃描時(shí)間，而RBW 的寬度與掃描時(shí)間呈互動(dòng)關(guān)系，RB

W 較大，掃描時(shí)間也較快，反之亦然，RBW 適當寬度的選擇因而顯現其重要性。較寬的RBW 較能充分地反應輸入信號的波形與振幅，但較低的RBW 將能區別不同頻率的信號。例如使用于6MHz 頻寬視訊頻道的量測，經(jīng)驗得知，RBW 為300kHz 與3MHz 時(shí)，載波振幅峰值并不產(chǎn)生顯著(zhù)變化，量測6MHz的視頻信號通常選用300kHz 的RBW 以降低噪聲。天線(xiàn)信號量測時(shí)，頻譜分析儀的展頻（Span）使用100MHz，獲得較寬廣的信號頻譜需求，RBW使用3MHz。這些的量測參數并非一成不變，將會(huì )依現場(chǎng)狀況及過(guò)去量測的經(jīng)驗加以調整。