頻譜儀or 示波器?
射頻信號分析儀器到底怎么選?這可能是射頻工程師最頭疼的問題了
示波器與信號與頻譜分析儀在頻域分析性能上各有所長,功能也各有重疊。信號與頻譜分析儀在靈敏度等技術指標上更勝一籌,示波器在實時帶寬上更為出色,現今的實時示波器所具有的帶寬使其能夠直接采集微波甚至毫米波 (mmWave) 信號,為射頻工程師開啟全新可能。
因此,在測量不同類型的射頻信號時,需要根據特定的測試需求和兩種儀器的技術特點進行具體分析。
下面我們將重點討論兩種儀器之間的差異,并通過一些具體應用展示這兩種儀器是如何理想滿足相關測量的典型要求的。
信號與頻譜分析儀
信號與頻譜分析儀覆蓋的頻率范圍高達85 GHz及以上,可應用于無線、蜂窩或衛星通訊、雷達或物聯網的大部分應用的開發、生產、安裝和維護活動。對于這些應用,顯示平均噪聲電平 (DANL)、動態范圍和頻率范圍等參數以及其他有關功能和測量速度的嚴格要求顯得尤為重要。此外,信號與頻譜分析儀還用于進行時域測量,例如測量時分復用系統的發射機輸出功率隨時間的變化。
支持寬帶頻譜
信號與頻譜分析儀可顯示選定分辨率帶寬下電平與頻率的關系,用于測量信號電平或帶寬等基本信號參數。通過屏幕上顯示的信號形狀可以估算更多參數,例如濾波器設置或頻率響應。
頻譜中的其他測量包括雜散發射檢測、信噪比 (SNR) 測量或多余雜散發射檢測。信號與頻譜分析儀具有頻率選擇性,即一次僅考慮部分頻譜。這種特性使其能夠實現高動態范圍,在強載波信號附近甚至可以顯示非常小的信號。
使用R&S的FSW等現代信號與頻譜分析儀,可以在單次測量中測量和顯示從2 Hz到85 GHz的整個頻譜。借助外部混頻器,還可將顯示的頻率范圍擴增數百GHz。
確保一致性
多項標準和法規要求進行頻譜測量以確保一致性。在移動無線電應用中,將執行鄰道功率比 (ACLR)、頻譜發射模板 (SEM)、大頻率范圍的雜散發射等測量,這些測量需要在強信號附近測量非常小的電平。信號與頻譜分析儀是首選的測量設備,因為頻率選擇性能夠滿足這些標準所要求實現的動態范圍。
使用信號與頻譜分析儀測量頻譜發射模板 (SEM)
ACLR的測量與SEM類似。但與SEM不同的是,需要關注的并非單獨的雜散,而是通信信號相鄰通道的信號功率。這種鄰道功率泄漏是設計高效功率放大器時常會遇到的挑戰。信號與頻譜分析儀提供了根據相應的標準執行此類測量所需的動態范圍。
鄰道泄漏比 (ACLR) 測量需要高動態范圍,可使用信號與頻譜分析儀執行
電磁干擾 (EMI) 方面同樣需要確保一致性。相應的EMI標準要求使用適當的 EMI 檢測器 (準峰值、CISPR-Average和MS-Average (CISPR-RMS)) 測量最低數量的雜散。信號與頻譜分析儀可進行對應的預一致性測量。
使用信號與頻譜分析儀進行EMI預一致性測量
頻率選擇性
頻率選擇性是信號與頻譜分析儀有別于功率傳感器或示波器等其他射頻測量儀器的一項基本特性。掃描頻譜模式下的信號與頻譜分析儀一次僅考慮一小部分頻譜。在低頻端將去除信號中的直流分量。在通常為7 GHz至8 GHz的頻率下,使用一種稱為預選器的可調帶通濾波器從其通帶中去除信號分量。頻率選擇性可增加動態范圍,這樣即使存在更高功率的信號,也仍能檢測到較小信號。