頻譜分析儀工作原理和應(yīng)用-資料下載頁(yè)
2025-06-23 22:18本頁(yè)面
【正文】 不去，因此，電磁波強(qiáng)度量測(cè)已逐漸為人所重視，于此將討論天線(xiàn)輻射強(qiáng)度或任意空間電磁強(qiáng)度的量測(cè)技術(shù)。，若輻射天線(xiàn)輸入功率為Pt，增益為Gt，接收天線(xiàn)的有效孔徑面積為Ae，則接收到的電磁強(qiáng)度Pr依Friis傳輸公式為 (16)其中 稱(chēng)為天線(xiàn)的EIRP， 為信號(hào)波長(zhǎng)，而天線(xiàn)的有效信號(hào)接收面積(Effective Aperture)Ae與天線(xiàn)增益(Gain) G的關(guān)系式可表之為： ：電波輻射接收架構(gòu)由空間功率密度及增益Gr得Pr= ，若量測(cè)設(shè)備為頻譜分析儀，不考慮傳輸導(dǎo)線(xiàn)的損耗，則頻譜分析儀的量測(cè)值為 ，其中 為頻譜分析儀的輸入阻抗，則稱(chēng)為天線(xiàn)因素(AF。Antenna Factor)， (17)其中 為信號(hào)頻率以MHz為單位，上式以對(duì)數(shù)表示則為 (18)若天線(xiàn)的AF及頻譜分析儀的量測(cè)值 已知，且考慮傳輸線(xiàn)的損失，則天線(xiàn)外端的電場(chǎng)強(qiáng)度 由下式計(jì)算之：+ Cable loss (19)或者+ Cable loss. (20)在空曠無(wú)反射的區(qū)域或者在四周裝置吸收電波材料的空間里，若不考慮傳輸線(xiàn)的損失，此時(shí)接收端頻譜分析儀的信號(hào)強(qiáng)度為 (21)+ = + (22)若發(fā)射與接收天線(xiàn)相同，則 ， (23)= = = + (24)由量測(cè)R、 與 即可決定天線(xiàn)的增益。若天線(xiàn)特性均未知，而須要量測(cè)其增益，可準(zhǔn)備三件天線(xiàn)，設(shè)其增益分別為 、 與 ，每次使用兩件天線(xiàn)量測(cè)，依式(18)有如下所示的三方程式：+ = + (25a)+ = + (25b)+ = + (25c)由量測(cè)R、 與 再解上三式，三方程式配合三未知數(shù)，即可求得天線(xiàn)的增益 、 與 。由發(fā)射端的方向耦合器得知發(fā)射功率 ，由頻譜分析儀得知 ，傳送的信號(hào)頻率已知，距離R亦可得知，由上式顯然能求出增益G，再沿著半徑R順時(shí)鐘或反時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)接收天線(xiàn)即可完全量測(cè)到天線(xiàn)的輻射場(chǎng)型。若發(fā)射天線(xiàn)增益 已知，只有待測(cè)天線(xiàn)的增益 為未知參數(shù)，依前述的原理可以立即計(jì)算出接收天線(xiàn)的增益 ，同樣沿著固定的半徑再旋轉(zhuǎn)天線(xiàn)也可以量測(cè)得到天線(xiàn)的輻射場(chǎng)型。 15 實(shí)作項(xiàng)目，與一般示波器主要差異在于有三級(jí)混波器，主要功能在于量測(cè)信號(hào)的振幅，但無(wú)法量測(cè)其相位。頻譜分析儀利用Fourier轉(zhuǎn)換，將時(shí)域(Time Domain)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域(Frequency Domain)的信號(hào)格式，同時(shí)探討各頻率成份的振幅，相關(guān)的特點(diǎn)：1. 能以線(xiàn)性及對(duì)數(shù)值顯示信號(hào)的大小。2. 僅能顯示大小，無(wú)法顯示出相位，因此功率及電壓值均為正，無(wú)法顯示負(fù)值。3. 輸入阻抗在頻率范圍內(nèi)，保持為特性阻抗值50 。一、使用頻譜分析儀的注意事項(xiàng) 使用任何信號(hào)量測(cè)設(shè)備，以保護(hù)設(shè)備為優(yōu)先考慮，頻譜分析儀價(jià)格必低，也不例外，因此，必須嚴(yán)格遵守相關(guān)的操作要求。1. 輸入信號(hào)電壓不能大于200ppmV，避免損毀輸入端的混波器(Mixer)。2. 如何充分發(fā)揮頻譜分析儀的功能，必須先了解其使用上的特點(diǎn)，尤其已備有(Build in)的Tracking Generator相關(guān)的功能，更須充分的熟悉，方能收舉一反三之效果。：典型的頻譜分析儀架構(gòu)二、不含追縱信號(hào)掃瞄產(chǎn)生器(Tracking Generator)功能在內(nèi)，頻譜分析儀使用的操作步驟，簡(jiǎn)略分為：1. 開(kāi)機(jī)后，設(shè)定量測(cè)的頻率范圍。2. 外接衰減器(Attenuator)，降低信號(hào)強(qiáng)度，避免信號(hào)損毀頻譜分析儀的Mixer。3. 量測(cè)，并記錄或以繪圖儀繪出量測(cè)結(jié)果。4. 評(píng)估數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及意義。三、含追縱信號(hào)掃瞄產(chǎn)生器功能在內(nèi)，頻譜分析儀使用的操作步驟，簡(jiǎn)略分為：1. 開(kāi)機(jī)后，設(shè)定量測(cè)的頻率范圍。2. 依據(jù)量測(cè)的主、被動(dòng)組件的特性，設(shè)定追縱信號(hào)掃瞄產(chǎn)生器輸出功率，避免量測(cè)值在頻譜分析儀產(chǎn)生飽和的現(xiàn)象 (飽和值并不準(zhǔn)確。)。3. 校正量測(cè)線(xiàn)及接頭的誤差。4. 量測(cè)，并記錄或以繪圖儀繪出量測(cè)結(jié)果。5. 評(píng)估數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及意義。四、熟悉頻譜分析儀的使用。1. 先在Scope調(diào)整信號(hào)強(qiáng)度低于200ppmV、約5MHz，調(diào)整頻譜分析儀相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括Start及Stop頻率的設(shè)定、Reference值的設(shè)定等，將信號(hào)連接于頻譜分析儀，盡量調(diào)整Start及Stop頻率，使量測(cè)的信號(hào)波形顯示于Screen的中間，以獲得最佳的量測(cè)效果。2. 信號(hào)失真的量測(cè)。(1). 先用Scope，調(diào)整任意波形的電壓約200ppmV，拆掉連接于Scope聯(lián)機(jī)，再接于Spectrum Analyzer。(2).分辨出基本波、諧波的信號(hào)及功率值。(3).將諧波相加，若基本波之峰值為Po。則信號(hào)的失真值為： ，立即可算出信號(hào)的失真度。(4).所顯示的信號(hào)強(qiáng)度請(qǐng)分辨：Peak value or RMS Value，此項(xiàng)特性相當(dāng)重要，值得加以理解。(5).量測(cè)時(shí)須注意相關(guān)的細(xì)節(jié)及數(shù)據(jù)，尤其如何分辨數(shù)據(jù)的意義，更為重要。3. 讀出對(duì)應(yīng)的信號(hào)值(dBm、dBmV等)。4. 拆掉頻譜分析儀的輸入端，此時(shí)信號(hào)直接接入Scope (示波器)，注意Scope上波形的變化。量測(cè)Scope上的波形，計(jì)算其輸入到Scope 的功率(或信號(hào)產(chǎn)生器的輸出功率)。 信號(hào)輸入(約)200ppmV 5. 再接上頻譜分析儀，并拆掉示波器的連接線(xiàn)，注意頻譜分析儀信號(hào)強(qiáng)度是否產(chǎn)生變化，解釋產(chǎn)生變化或不變化的理由。6. 討論電路的基本原理：信號(hào)源輸出最大功率之條件為：，稱(chēng)為匹配(Matching)，匹配為高頻電路追尋的電路設(shè)計(jì)目標(biāo)。其中Zs：為信號(hào)源阻抗。為輸入端等效阻抗的共軛復(fù)數(shù)(Conjugate)。因此首先求得 ，再求得 ，為電路設(shè)計(jì)的第一步。17 / 1
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