頻譜分析儀維修與保養(yǎng)簡述

儀器校準(zhǔn)頻譜分析儀維修簡稱頻譜儀，是用來顯示頻域信號幅度的儀器，在射頻領(lǐng)域有"射頻萬用表"的美稱。在射頻領(lǐng)域，傳統(tǒng)的萬用表已經(jīng)不能有效測量信號的幅度，示波器測量頻率很高的信號也比較困難，而這正是頻譜分析儀的強(qiáng)項(xiàng)。

頻譜儀與示波器維修屬于兩種類型的儀器，示波器主要顯示時(shí)域信號幅度的變化，而頻譜儀顯示的是頻域信號幅度的變化。對于研究射頻的工程師和愛好者，頻譜儀是工作的好幫手，它可以形象地展示一定頻率范圍內(nèi)信號的幅度，可以據(jù)此發(fā)現(xiàn)信號的存在和不同類型信號的特征。隨著科技的發(fā)展，頻譜儀也從傳統(tǒng)的模擬線路進(jìn)化到數(shù)字化頻譜儀，被賦予更多的功能，以適應(yīng)不斷出現(xiàn)的復(fù)雜信號。

頻譜分析儀在射頻領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。頻譜儀基本的作用就是發(fā)現(xiàn)和測量信號的幅度。頻譜儀可以以圖示化的方式顯示設(shè)定頻率范圍內(nèi)的射頻信號，信號越強(qiáng)，頻譜儀顯示的幅度也越大。通過這種特性，頻譜儀被用來搜索和發(fā)現(xiàn)一定頻段內(nèi)的射頻信號，廣泛應(yīng)用在監(jiān)測電磁環(huán)境、無線電頻譜監(jiān)測、電子產(chǎn)品電磁兼容測量、無線電發(fā)射機(jī)發(fā)射特性、信號源輸出信號品質(zhì)、反無線竊聽器等領(lǐng)域。頻譜儀可以測量射頻信號的多種特征參數(shù)，包括頻率、選頻功率、帶寬、鄰道功率、調(diào)制波形、場強(qiáng)等。在射頻信號的頻率測量方面，雖然頻率計(jì)是專業(yè)的設(shè)備，但遇到時(shí)分多址的信號（GSM移動(dòng)電話、IDEN、TETRA的信號）、跳頻的信號、寬帶的信號，普通頻率計(jì)無法準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，功率計(jì)無法及時(shí)測量，而頻譜儀由于基于高速的信號捕捉，則可以有機(jī)會(huì)測量這些信號。針對這些常見的不穩(wěn)定信號，很多中高檔頻譜儀還在測量軟件上做了優(yōu)化，提供專用的自動(dòng)測量工具。

由于頻譜儀維修具有圖示化射頻信號的能力，頻譜圖可以幫助我們了解信號的特性和類型，有助于終了解信號的調(diào)制方式和發(fā)射機(jī)的類型。在軍事領(lǐng)域，頻譜儀在電子對抗和頻譜監(jiān)測中被廣泛應(yīng)用，不同類型的雷達(dá)信號、通信電臺(tái)信號、應(yīng)答機(jī)信號、"敵我"識(shí)別器信號都有各自不同特征的頻譜圖。在民用無線電管理領(lǐng)域，通過頻譜圖，我們可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)非法使用的頻率，這比傳統(tǒng)掃描監(jiān)聽的效率要高得多。在不明干擾源的定位中，頻譜圖有助于判斷干擾信號的類型，并推斷出產(chǎn)生干擾信號的可能設(shè)備，以縮小排查范圍。頻譜儀還是一部很好的場強(qiáng)儀，具有比較大的動(dòng)態(tài)，一些具有自動(dòng)測量功能的頻譜儀可以方便地讀出目標(biāo)信號的場強(qiáng)數(shù)值，同時(shí)可以顯示目標(biāo)頻率周邊的情況。實(shí)際應(yīng)用中，有很多手持頻譜儀就替代了場強(qiáng)儀。

有的頻譜儀內(nèi)置跟蹤信號源，或者支持外接跟蹤信號源，頻譜儀與跟蹤信號源配合使用，可以顯示雙端口網(wǎng)絡(luò)的頻幅特性，擴(kuò)展了頻譜儀的用途。該功能類似掃頻儀和標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的主要功能，比普通老式掃頻儀的精度要高得多，可以應(yīng)用于濾波器的調(diào)校。如果頻譜儀與跟蹤源配合駐波電橋，還能直接圖示化顯示天線的匹配情況，具有天線分析儀的部分功能。

性能與指標(biāo)

標(biāo)志頻譜分析儀性能和特性的主要指標(biāo)有工作頻率范圍、分辨率帶寬、頻率掃寬、動(dòng)態(tài)范圍、掃描速度、端口阻抗、平均噪聲電平、相位噪聲、絕對幅度精度。

頻譜分析儀的工作頻率范圍是指頻譜儀高工作頻率和低工作頻率，標(biāo)志著頻譜儀可以顯示頻譜的大范圍。在射頻應(yīng)用中，用戶往往更關(guān)心頻譜儀的高工作頻率，這使其成為用戶關(guān)心頻譜儀性能的指標(biāo)。

隨著2.4GHz和5.8GHz頻段應(yīng)用的增多，通信信號使用頻率不斷提高，對頻譜儀高工作頻率的要求也不斷提升。早期的常規(guī)頻譜儀工作頻率高在1~2GHz,當(dāng)時(shí)看上去已經(jīng)很高了，而現(xiàn)在的頻譜儀基本上都是從3GHz起步，工作頻率高的可以達(dá)到50GHz,很多實(shí)驗(yàn)室都將40GHz的頻譜儀作為標(biāo)準(zhǔn)配置。對于一些頻率很低信號的應(yīng)用也有對應(yīng)專用的低頻頻譜分析儀，工作頻率在10mHz~100kHz.

頻譜分析儀的檔次不僅僅取決于工作頻率范圍，信號顯示的品質(zhì)高低更關(guān)系到分辨率、帶寬、頻率掃寬、動(dòng)態(tài)范圍、掃描速度、平均噪聲電平、相位噪聲、絕對幅度精度等指標(biāo)。分辨率、帶寬與頻譜儀對信號的解析能力有關(guān)，對于一些窄帶信號，使用高分辨率更容易展現(xiàn)信號的特征。通常，高檔的頻譜儀分辨率基本可以做到1Hz水平，中檔產(chǎn)品在100Hz~1kHz水平。高動(dòng)態(tài)的頻譜儀有利于信號的顯示，并可以減小信號的失真，特別適合大小信號并存的情況。

頻譜儀的掃描速度與儀器硬件處理性能有關(guān)，掃描速度關(guān)系到信號顯示的實(shí)時(shí)性。絕大部分的頻譜儀都屬于掃頻型構(gòu)架，高掃描速度帶來高刷新率，這對于捕捉偶發(fā)的信號更為有利。高速掃描處理能力使得用戶有機(jī)會(huì)設(shè)置、使用更大的掃描帶寬和更精細(xì)的分辨率，同時(shí)頻譜圖刷新不至于太慢。對于需要檢測微小信號的應(yīng)用，就需要低噪聲的頻譜儀，這對儀器的放大器電路和頻率合成器以及基準(zhǔn)都提出了很高的要求。對于很多小信號的測量，并不是只需加個(gè)放大器那么簡單。

電子檢測儀器維修作為附加和擴(kuò)展功能，硬件上主要有跟蹤發(fā)生器、前置放大器、中頻輸出、通信端口。跟蹤發(fā)生器主要是用來配合頻譜儀顯示兩端口網(wǎng)絡(luò)的頻幅特性，前置放大器主要用來顯示微小信號，多用在EMC/EMI中。在軟件上，主要是授權(quán)一些功能的開放和附加測量功能的軟件。

此外，頻譜分析儀還有一個(gè)"近親"--"信號分析儀（signal analyzer）".通常，信號分析儀與頻譜儀同宗同源，但具有更高的參數(shù)指標(biāo)，更適合測量特定的復(fù)雜信號。

在同等級技術(shù)水平下，臺(tái)式頻譜儀的性能無疑是好的。目前高性能的頻譜儀和信號分析儀體積和重量雖有改善，但都還是很大，其提供的一流性能主要適合對復(fù)雜和瞬時(shí)信號進(jìn)行精密分析和對新型數(shù)字信號進(jìn)行測量。便攜式頻譜儀一般可以視為通用頻譜儀，提供主流的性能，適合常規(guī)傳統(tǒng)應(yīng)用。手持式頻譜儀提供尚可的性能，適合現(xiàn)場的快速檢測和高移動(dòng)性要求。