白鹭频谱分析仪是一种用于研究电信号频谱结构的多用途电子测量仪器,能够测量和分析信号的频率、幅度、相位等参数,广泛应用于通信、雷达、电子对抗、航空航天及科研教学等领域,被誉为工程师的“射频万用表”。其核心在于将时域信号转换为频域信号,通过傅里叶变换原理,将复杂信号分解为不同频率的正弦波叠加,从而显示信号的频谱分布。其基本功能包括频谱扫描、峰值检测、谐波分析、噪声系数测量及调制分析等,可分析调幅(AM)、调频(FM)等调制信号的参数,评估信号失真度、谱纯度及频率稳定度。
1、输入衰减器
作为信号进入频谱仪的第一级处理单元,输入衰减器通过调整衰减量(如0至39dB,3dB步进)确保信号幅度在混频器等后续电路的安全范围内。其核心功能包括:
保护电路:防止大信号导致混频器或中频处理电路饱和损坏。
匹配特性:维持频谱仪在宽频范围内的输入阻抗匹配,减少信号反射。
动态范围扩展:通过衰减控制,实现从微弱信号(如-160dBm)到强信号(如+27dBm平均连续功率)的测量覆盖。
2、混频器与本地振荡器(LO)
混频器:将输入射频信号(RF)与本地振荡器产生的信号进行频率混合,生成中频信号(IF)。
本地振荡器:通常采用电压控制振荡器(VCO)实现频率扫描,通过扫频器(Sweep Generator)调整VCO电压,使LO频率在设定范围内变化(如9kHz至7.5GHz),从而覆盖待测频段。
3、中频滤波器(IF Filter)
中频滤波器是频谱分析仪的核心组件,其带宽(RBW,Resolution Bandwidth)和形状直接影响测量性能:
分辨率:RBW越窄,频谱仪分辨相邻频率信号的能力越强(如1Hz至3MHz可调)。
灵敏度:窄RBW可降低噪声基底(如-160dBm显示平均噪声电平),提升对微弱信号的检测能力。
测量速度:RBW越窄,扫描时间越长(需权衡分辨率与速度)。
4、对数放大器与检波器
对数放大器:将输入信号幅度转换为对数尺度输出,扩展动态范围(如处理从-160dBm到+27dBm的信号)。
检波器:将中频信号功率转换为视频电压,支持多种检波方式(如峰值、平均值、准峰值)以适应不同信号特性(如正弦波、噪声、调制信号)。
5、视频滤波器(Video Filter)
对检波器输出的视频信号进行低通滤波,减小视频带宽(VBW)可平滑频谱显示中的噪声抖动,提升测量可重复性。例如,减小VBW可暴露被宽视频滤波器掩盖的低电平信号。
6、显示与控制系统
显示模块:采用高亮度屏幕(如HSA870的6.5英寸大屏)显示频谱图、瀑布图(时间-频率-功率三维显示)等。
控制接口:提供USB、LAN等通信接口,支持远程操控;采用标准SCPI命令集,便于集成测试系统。
用户界面:通过按键或触摸屏操作,实现频率范围、扫描时间、检波方式等参数设置。
7、扩展功能模块(选配)
跟踪源:生成与输入信号频率相同的测试信号,用于滤波器、放大器等器件的频率响应测试。
前置放大器:提升系统灵敏度,扩展对微弱信号的测量能力。
场强测量与天馈线测试:支持电磁环境监测和天线系统性能评估。
GPS/北斗导航:为外场测试提供位置信息,辅助频谱地图绘制。
