性能频谱分析仪的时域测量技术和应用何梅桂林电子工业学.docx

性能频谱分析仪的时域测量技术及其应用 何 梅 （电子工业学院 541004） 摘要：本文分析了高性能频谱分析仪的时域测量功能的原理， 并给出其时域测量功能在 调幅（ AM）、调频（ FM）、脉冲调制测试中的应用。比起通用的示波器，这种测量有其独 特之处，它更好的表征信号的部分调制域特性。 关键字： 高性能频谱分析仪 ; E4440; 时域测量 The Technology and Application of Time Domain Measurement of High Performance Spectrum Analyzer He Mei (Electronic Engineering Department, Guilin University of Electronic Technology) Abstract: This paper analyzes the principle of time domain measurement function of high performance spectrum analyzer and its use in Amplitude modulation(AM), Frequency modulation(FM) and pulse modulation test. Compared with usual oscillograph, this measurement function has its own advantages. It expresses some character of signal well in modulation domain. Key Words: high performance spectrum analyzer; E4440; time domain measurement 0 引言 随着信号处理和 DSP技术的不断发展， 频谱分析仪的功能越来越强大。 不仅仅在显示 的频率围和可操作性上有了长足的发展，而且测试的精度进一步提高和测试的功能越来越多。频谱分析仪发展到今天，不仅在频域测试中独领风骚，而且还具有一定的时域、调制域测试功能。 本文阐述了高性能频谱分析仪的时域测量功能的原理，以安捷伦的 E4440高性能频谱分析仪为例，给出了高性能频谱分析仪时域测量功能在调幅、调频、脉冲调制测试中的应用。 比起通用的使用示波器进行的时域测量， 这种测量方式更好的表征了调制信号的某些调制特性。 高性能频谱分析仪时域测量原理 中频滤波器 输入 混频器 检波器 扫描控制器 A LO 0 f LCD显示 图 1 扫频式频谱分析仪原理框图 总的来说， 高性能频谱分析仪的时域测量功能相当于一个窄带通信接收机， 它能显示在 以中心频率为中心的带频率的时域波形。这个功能仅仅是使得频谱分析仪的 SPAN（跨度） 设置为 0Hz，从原理上来说只是频谱分析仪的一个小小的扩展应用。我们从频谱分析仪的原 理图来说明这个测试的理论依据。 如图 1 所示，这是扫频式频谱分析仪的原理框图。 当 SPAN(跨度为 0Hz) 的时候， 扫描控 制器的控制信号不再是锯齿波， 而变成一条水平线。 我们知道， 扫描控制器控制 LCD显示轴 的 X 轴，当它从水平线上扫的时候， x 轴显示的就为时间了。另一方面，扫描控制器变成一条水平线的时候， LO 的输出稳定，混频器后的输出信号经过一个通带为分辨力带宽的带通 滤波器后， 然后通过包络检波器检出信号的包络， 控制 LCD垂直轴显示信号幅度。 这里有几 点要说明的： 第一，已调信号和 LO 信号进行谐波混频后， 将有用信号频移到了 3.6MHz 的中 频上，然后通过一个中心频率为 3.6MHz 的中频滤波器滤出有用信号，再通过检波器让信号 的幅值作为显示在相对频率（当 SPAN为 0Hz 的时候，就是相对时间）的位置。最终在 LCD 显示上显示的是已调信号的包络， 它已经滤去已调信号的载波。 第二，中频滤波器在时域测 量的时候，必须尽可能的加大它的分辨力带宽，这样能保证信号的完整性。 高性能频谱分析仪时域测量功能的应用 高性能的频谱分析仪，如安捷伦公司的 E444X系列，都具有时域测量功能。 这里， 我们以安 捷伦的高性能频谱分析仪 E4440 为例，说明它在 AM、 FM、脉冲调制信号的测试中应用。当 频谱分析仪在 Zero Span（跨度为 0Hz）状态的时候，这时频谱分析仪为时域分析工作方式， 等同于工作在中心频率， 带宽为分辨力带宽（ RBW）的接收机， 它可以显示信号的包络波形， 实现 AM信号的解调。下面的三种应用都是源于这种时域测量功能。 2.1 时域测量功能在 AM信号测试中的应用 使用频谱分析仪的时域测量功能可以