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频谱分析仪测量场强方法探讨

2024-05-192410安规与电磁兼容网

三、选择合适的中频带宽

频谱仪的中频带宽(又称分辨率带宽)很多,从1MHz到1kHz以下约有10档左右。
但由于频谱仪的连续扫描特性,它的滤波器是高斯型的矩形系数较大,一般60dB:3dB带宽为10:1。而测试接收机的中频滤波器矩形系数较小,一般60dB:6dB带宽为2:1(一般测试接收机为双调谐回路,且B3=0.8B6)。频谱仪的噪声系数较大,典型值为19dB,因此在频带宽相同的情况下,频谱仪的噪声电平比测试接收机高。

了解这些不同后,就可以根据实测情况及所测信号的特点,选择合适的中频带宽。如果要测量间隔25KHz的两相邻信号,若它们的电平相差不大,则用10KHz的中频带宽就可以区分两信号。如果电平相差较大,则必须用3kHz或1kHz的中频带宽才能区分两信号。在选择中频带宽时,还应注意扫描时间,太快会使滤波器来不及响应,导致测量不准。有些频谱仪有自动调节功能,特别是现代较先进的它可将扫描时间自动调节到与扫描频宽、中频带宽相适应。若是手动调节的,应注意一旦中频带宽改变,扫描时间也要相应地变化,以保证准确测量。

如果要测量较弱信号,就要减小中频带宽,使频谱仪的噪声电平低于被测信号。频谱仪一般给出最小中频带宽以下的平均噪声电平,中档频谱仪的典型值为-115dBm。为保证测量结果有效,应使信噪比优于6dB,故它可测量的最小电平为-109dBm即-2dBμV。实际上可测的最小电平还受到频谱仪杂散响应指标的影响,而且当被测信号小于1μV时,通过机壳、电源线等引入干扰会使测量结果不可靠。

四、怎样保证测量精度

测试接收机都装有标准脉冲振荡器,以便在测量状态,如频率、衰减器、中频带宽改变时随时可进行校准。其测量精度主要由标准振荡器的准确度及输入失配误差来决定,一般为±2dB。
频谱仪系采用固定频率的标准信号进行校准,当测量频率不同时就会产生误差。同时,射频衰减器参考电平、中频带宽、显示刻度等的改变都会产生误差。对于现代频谱仪这些误差一般为:
校准信号绝对误差  ±0.3dB @
频率响应(包括输入失配)±0.5~2dB
射频衰减器改变    1~2dB
参考电平改变        0.5dB
中频带宽改变        0.5~1dB
显示刻度改变        1dB ?
CRT显示非线性误差    1~2dB Z

粗看起来,这些误差相加超过4.5dB, 但实际上与测量方法有很大关系。测量时,如能保持与校准时的仪器设置状态一样,就可使误差减至最小。一般是采用中频替代法,即在不改变中频带宽及显示刻度的情况下,通过改变参考电平。使校准信号电平与被测信号电平等于相应的参考电平时,则被测信号电平值等于校准信号电平值加上参考电平的改变量。值得注意的是,测量时保持信噪比大于12dB,这种测量的误差仅取决于整个误差的前四项可达到±2dB。
当然,也可用一台校准信号发生器的相同频率来替代被测信号进行标定,那样测出的精度会更高。

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