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頻譜分析儀和矢量信號分析儀的異同對比

來源:蘇州德計(jì)儀器儀表有限公司   2020年05月13日 09:01  
     矢量信號分析儀是在預(yù)定頻率范圍內(nèi)自動(dòng)測量電路增益與相應(yīng)的儀器,它有內(nèi)部的掃頻頻率源或可控制的外部信號源。其功能是測量對輸入該掃頻信號的被測電路的增益與相位,因而它的電路結(jié)構(gòu)與頻譜分析儀相似。
頻譜分析儀需要測量未知的和任意的輸入頻率,矢量信號分析儀則只測量自身的或受控的已知頻率;頻譜分析儀只測量輸入信號的幅度(標(biāo)量儀器),矢量信號分析儀則測量輸入信號的幅度和相位(矢量儀器)。由此可見,矢量信號分析儀的電路結(jié)構(gòu)比頻譜分析儀復(fù)雜,價(jià)位也較高?,F(xiàn)代的矢量信號分析儀也采用快速傅里葉變換,以下介紹它們的異同。
對于頻譜分析和電磁干擾測量來說,頻譜分析儀是通信測量儀器中常用的設(shè)備,由于具有大于100dB的動(dòng)態(tài)范圍、低于-110dBc/Hz的噪聲、 1Hz-100Hz的帶寬、50GHz以上的頻率范圍,能夠接收到極微弱的信號和分辨出兩個(gè)幅度相差很大的信號。頻譜分析儀的缺點(diǎn)是只能顯示頻率分量的幅值,而不能獲得信號的相位。對于某些通信元器件和通信鏈路,幅值和相位必須能夠同時(shí)測量出來,前者如放大器和振蕩器,后者是**代至第三代的移動(dòng)通信。
前面曾提及,為了擴(kuò)大基于FFT的頻譜分析儀的頻率范圍,可在前端增加下變頻器。同樣原理可用于矢量信號分析儀,它是傳統(tǒng)頻譜分析儀與FFT分析儀的結(jié)合,從而獲得在高頻和射頻頻率下的FFT分析能力,同時(shí)顯示幅度和相位信息。對于現(xiàn)代通信的數(shù)字調(diào)制分析,以及調(diào)幅/調(diào)頻/調(diào)相的解調(diào)都是非常有效的手段。
頻譜分析儀的變頻前端擴(kuò)展儀器到GHz的頻段,經(jīng)變頻后的輸入信號頻率變成適于FFT處理的頻段,電路中的濾波器與頻譜分析儀的濾波器不同,這里的濾波器不是選擇性的,而防止ADC變換過程產(chǎn)生的信號混疊,即變換過程中出現(xiàn)的虛假信號。ADC的輸出分成兩路,獲得同相和正交信號,經(jīng)DSP 作時(shí)間一頻率的FFT運(yùn)算后由顯示屏獲得頻譜的幅度和相位。
目前儀器公司供應(yīng)的矢量信號分析器的頻率范圍可達(dá)3GHz,測量對象是復(fù)雜的移動(dòng)通信常用頻段的調(diào)制信號,如GSM、CDMA的基帶特性和載波特性。矢量信號分析儀的測量模式有:標(biāo)量、矢量、數(shù)字解調(diào)和門控測量。觸發(fā)可由基帶輸入信號或由中頻信號調(diào)節(jié),包括觸發(fā)電平和相位。掃頻方式有單次和連續(xù),對測量數(shù)據(jù)可多次平均,并用有效值(RMS)、峰值保持和指數(shù)坐標(biāo)指示。
一種新型的矢量信號分析器的重要特性是:頻率范圍-DC--2.7GHz;基帶帶寬--40MHz;中頻帶寬36MHz;率分辨率--0.001HZ;時(shí)基準(zhǔn)確度--0.2ppm/年;相位噪聲--97dBc/Hz(載波偏移100Hz),-122dBc/Hz(載波偏移1khz)幅度范圍 -45-+20dBm;幅度準(zhǔn)確度--正負(fù)2dB;三階互調(diào)失真---70dB。應(yīng)用領(lǐng)域是衛(wèi)星通信、擴(kuò)頻跳頻通信、點(diǎn)到點(diǎn)通信、以及頻率監(jiān)控和搜索。以移動(dòng)通信的碼分多址(CDMA)來說,利用配套的分析軟件,可以獲得:
發(fā)射機(jī)的平均載波功率
功率隨時(shí)間的變化
相位和頻率誤差
鄰近信道功率比
偽隨機(jī)噪聲序列的調(diào)制精度
近距離寄發(fā)生發(fā)射頻率
頻譜測量和波形測量
在無線基站或**電話的產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品檢驗(yàn)中,矢量信號分析儀可按多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),對GSM、CDMA等的發(fā)射機(jī)和手機(jī)進(jìn)行嚴(yán)格的精度和動(dòng)態(tài)范圍測量。在CDMA等通信產(chǎn)品生產(chǎn)中,只利用連續(xù)測量是不夠的,利用數(shù)字調(diào)制信號可方便地測出輸出功率和失真等重要參數(shù)。
矢量信號分析儀采用Windows平臺,容易通過外接微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和交換,Windows平臺便于性能升級和利用其他工程設(shè)計(jì)工具,熟識的圖形界面可縮短學(xué)習(xí)時(shí)間,留出更多的時(shí)間進(jìn)行測量和應(yīng)用各種設(shè)計(jì)及測試工具。

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