实时频谱仪与非实时频谱仪的区别

一、概述

频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器,用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量,可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数,是一种多用途的电子测量仪器。它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果,能分析1赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。仪器内部若采用数字电路和微处理器,具有存储和运算功能;配置标准接口,就容易构成自动测试系统。

二、传统扫频式频谱分析仪

传统的频谱分析仪的前端电路是一定带宽内可调谐的接收机,输入信号经变频器变频后由低通滤器输出,滤波输出作为垂直分量,频率作为水平分量,在示波器屏幕上绘出坐标图,就是输入信号的频谱图。由于变频器可以达到很宽的频率,例如30Hz-30GHz,与外部混频器配合,可扩展到100GHz以上,频谱分析仪是频率覆盖最宽的测量仪器之一。无论测量连续信号或调制信号,频谱分析仪都是很理想的测量工具。但是,传统的频谱分析仪也有明显的缺点,它只能测量频率的幅度,缺少相位信息,因此属于标量仪器而不是矢量仪器。并且由于扫描速度慢,往往会丢失一些关键信息,导致我们不能够准确查找分析干扰信号。

实时频谱仪与非实时频谱仪的区别
图1. 扫频式频谱分析仪对5G信号的分析

由上图可以看出扫频仪模式下的5G下行信号,但扫频式频谱分析仪很难捕捉到一些同频信号或者变化较快的异常信号,因此在某些场合应用时,我们更倾向于选择实时频谱分析仪。

三、实时频谱分析仪

傅里叶分析仪是实时式频谱分析仪,其基本工作原理是把被分析的模拟信号经模数变换电路变换成数字信号后,加到数字滤波器进行傅里叶分析;由处理单元的正交型数字本地振荡器产生按正弦律变化和按余弦律变化的数字本振信号,也加到数字滤波器与被测信号作傅里叶分析。正交型数字式本振是扫频振荡器,当其频率与被测信号中的频率相同时就有输出,经积分处理后得出分析结果供示波管显示频谱图形。正交型本振用正弦和余弦信号得到的分析结果是复数,可以换算成幅度和相位。分析结果也可送到打印绘图仪或通过标准接口与计算机相连。实时频谱仪显著特点是扫描速度快,并具备数字余晖功能,可以查找同频信号、跳频信号等。

实时频谱仪与非实时频谱仪的区别
图2. 实时频谱分析仪测量同频信号

由上图可见,相对于传统的频谱分析仪,实时频谱仪在捕获同频信号方面有更大的优势,可以帮助用户更好地分析同频干扰,或者查找随机跳变的电磁频谱信号。

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