高性能频谱分析仪时域测量原理

高性能频谱分析仪时域测量原理

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内频率的时域波形。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。

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获取已调AM信号解调的波形，AM信号的调制度和AM信号的调制频率。
测试条件: 使用信号源发出一个AM信号，调制波可以是正弦波、方波、锯齿波等等。
这里使用Agilent的E4438分别发出三个载波频率为1GHz、幅度为－10dbm，调制波为10kHz的正弦波、三角波、方波，调制幅度50％的信号。然后，使用频谱仪观察信号源的输出波形，并设置频谱仪：使得它的SPAN（跨度）为0Hz，中心频率为1GHz，幅度参考为－10dbm，视频带宽VBW、分辨力带宽RBW为3MHz（分辨力带宽尽量设大点，E4440的最大分辨力带宽为8MHz），垂直轴为线性方式显示。

图2 调制信号为正弦波的AM波的时域波形图