自己从事射频体系测验有一段时刻了，经过工程测验实践，总结了一下频谱仪的运用。频谱仪能够用来丈量和显现被测信号得频率和幅值，能够将杂乱信号别离或解调为频率和幅值不同的正弦波。下图为常见的频谱仪剖析仪。
图1、Agilent频谱仪
图2、R&S频谱仪
图3、我国电子科技集团公司第四十一研究所的频谱仪
图4、手持频谱仪
一、介绍频谱仪前，先介绍几个概念：
1、频谱
频谱是频率谱密度的简称，是频率的散布曲线。杂乱振动分解为振幅不同和频率不同的谐振动，这些谐振动的幅值按频率摆放的图形叫做频谱。
图5、频谱图
2、dBm，dB
dB是一个比值取log是一个相对量，例如：
dB=20log(V1/V2)，dB=10log(P1/P2)
dBm是一个功率值取log，是绝对值，
例如：dBm=10log(P1)
dBm与dB的联系：dB=dBm-dBm。
二、频谱仪的分类
一般分为FFT(快速傅里叶改动)和扫频式频谱仪。其间FFT式频谱仪适宜窄剖析带宽，快速丈量场合，扫频式频谱仪适宜宽频带剖析场合。常用的为扫频式频谱仪，下面首要介绍扫频式频谱仪的原理图，下图6位扫频式频谱仪的原理图。
图6、频谱仪内部原理图
1、输入衰减器
信号进入频谱仪后，先经过一个输入衰减器，作用为避免大信号进入混频器，形成混频器过载，增益紧缩，畸变。衰减器雨后边的中频放大器是互动的，中频放大器补偿前面的衰减值，确保信号巨细不变。
2、低通滤波器
低通滤波器决议了频谱仪的剖析才能，频谱仪上标示的频率规模便是由此滤波器决议。
3、混频器
混频器，经过本振(LO)将输入信号下变频到中频。
图7、混频器原理
4、中频滤波器
中频滤波器即频谱仪面板上设置的RBW，是可调的，调理RBW会影响频率选择性，信噪比和测验速度。
图8、不同RBW的信号频谱图
5、包络检波器
将中频信号转换为基带信号或许视频信号。有正向检波(显现最大值)，负向检波(显现最小值)，采样检波(显现中值)。
6、视频滤波器
一般为一低通滤波器，此滤波器首要是为了削减噪声的峰峰值改动，测验小信号时会用到。
三、频谱仪测验
都知道频谱仪能够观测信号的频谱，信号的功率，测验体系的杂散，谐波，交调失真功用。
1、丈量信号的频率与功率
下图9为信号源宣布一单载波信号后，频谱仪的显现，经过MARK——PEAK，操作能够看到信号频率为50.005MHz，功率为-20.17dBm。
图9、信号的频谱
2、交调失真测验
下图10为信号交调失真测验图，经过mark-DELT标示功用能够测验信号与交调信号功率差(dB)
图10、交调测验图
3、谐波测验
频谱仪能够测验被测信号的各次谐波，能够用频谱仪自带的频谱测验功用，MEASURE-harmonic测验，也能够经过测验信号的频率f，然后改动频谱仪的中心频率到2f，3f….然后PEAK一下，测验各次谐波的功率。
图11、谐波测验图
4、丈量调制信号的带宽
频谱仪能够测验信号的带宽，能够测验3dB带宽，也能够测验99%信号能量带宽 。下图12为99%信号能量带宽。
图12、信号带宽测验
5、峰均比测验
频谱仪测验中，还有一个功用为峰均比测验(CCDF)，某一调制信号的峰均比测验如下图13。
图13、峰均比测验图
四、测验成果的精确性判别：
测验一个信号的功率值是否精确时，能够改动衰减器衰减值，看信号功率是否发生改动来判别。
图14、信号精确性判别图
五、调制信号功率测验办法
上面介绍了频谱仪的原理及根本运用与测验，下面介绍测验信号的功率(TDD体系的发射功率，或许突发信号的功率),TD体系是有时隙的，收发替换，所以直接用一般的均匀式功率计测验信号功率不精确，需求知道收发比等目标，可是一般的射频工程师或许不会去了解时隙结构等，测验不方便，用惯例频谱仪测验功率很好的处理这一问题。下面介绍两种个人觉得比较适宜的测验办法(以R&S频谱仪测验为例)。
1、信道功率法
图15、R&S频谱仪
此办法是依据信号ACPR的测验办法而来，LTE体系等都需求测验ACPR这个目标，以R&S的频谱仪为例，操作办法：MEAS——chanPWR ACP——CP/ACP Config
需求装备的参数：
1.邻道个数(第一邻道，第二邻道，第三邻道)，NO.of ADJ channel。
2.信道以及邻道的信号带宽，Channel Bandwith。
3.邻道中心频率距信号中心频率的间隔。Channel spacing。
关于测验信号功率来说，只需求设置第二项信道带宽即可，特别注意，要调RBW带宽设置为适宜值(一般设置为几十KHz)，可是关于TDD体系假如只做这些设置，会发现频谱仪的谱是一直在闪的，测验出的功率度数一直在变，此刻需求将SWEEP TIME改动一下，将扫描时刻加大，信号谱会变得比较安稳，测验过程中还能够将检波形式改为RMS，操作过程TRACE-DETECTOR—RMS，频谱会愈加安稳。下图16为一信号的测验成果。
图16、发射功率测验图
六、时域功率检测法
频谱仪都有一个时域测验办法，一般不常用，频谱仪当SPAN设置为0时，频谱仪就会变为功率随时刻的改动图，设置办法为SPAN-ZERO SPAN。
此办法测验时需求先知道信号带宽，由于时域显现的是必定带宽内信号的功率(带宽为RBW的带宽)，频谱仪能够直接测验信号带宽(MEAS-channel bandwith-99% power bandwith)，测验出信号带宽后，将RBW改为>=信号带宽值，将SWEEP TIME改一下，能够看到，信号功率随时刻的改动曲线。有信号的时刻的功率即为发射功率，无信号功率的时刻段阐明处于收状况或许未发信号。此办法测验时也能够将检波形式改为RMS同办法一中设置。
图17、功率时域法测验图
上图17能够很轻松读动身时隙时信号的功率值，一起能够看出信号的收发切换状况。
此外还有一种简略测验办法，能够测验功率，便是将RBW设置为>=信号带宽，SPAN设置为几个GHz，然后用频谱仪的PEAK功用。此办法测验有差错，试验得知差错在2dB左右。
综上，在仪器不全，或许外出设备修理时，一个手持频谱仪能够测验许多功用，很好的处理调试，测验问题，给射频工程师带来许多便当。
此文介绍了频谱仪的类型，原理，根本的测验功用，与时分体系的调制信号功率测验办法。后边有时刻，会持续写用公式推导得出频谱仪替代噪声系数剖析仪测验体系的噪声系数的办法，频谱仪替代示波器测验跳频时刻，LTE的收发切换时刻等等。
