课程 电子测量 学号姓名成绩实验名称实验五频谱分析仪的使用一、实验目的正确设置频谱分析仪的各项参数，观测输入的各种波形信号的幅度谱， 达到熟练使用频谱仪的目的。二、实验原理1、频谱分析仪原理现代频谱分析仪是一种“外差式 FFT 分析仪”，其组成如图 5.1 所示。被测信号经输入衰减之后进入混频电路，在扫描本振信号的作用下，被测信号的各种频率成分被依次混频，然后以固定的中频频率通过中频滤波器，被选 择出来进行后续处理。在数字中频处理电路中，被测信号的各个频率分量被 量化、正交分解、时-频域变换，最后送入显示器。号入信输中增频波中滤显示图 5.1 现代频谱分析仪的组成2、被测信号的频谱 本实验将使用频谱分析仪观测正弦波、方波、三角波信号的幅度谱。(1)正弦波的频谱对一个周期为T,幅度为A的连续余弦波，其表达式为：u()二A cos o J, 其中叭=竺由表达式式可见，余弦波只有单一谱线。0T(2)方波的频谱(类似图5.2)图5.2方波的频谱图对周期为T高为1的方波，付氏展开：u= 1(cos呼-1cos30ot +)可见，方波偶数项为 0。基波幅度最大，奇次项幅度随谐波次数的增加而递减。(3)三角波的频谱(类似图5.3)对周期为T高为1的三角波，8i付氏展开：u(t) = (cost - cos3 t + )图5.3三角波的频谱图兀20 320三角波的频谱与方波类似，仅有奇次分量，谐波幅度也随谐波次数的增加而 递减。但三角波的谐波幅度收敛更快，因为幅度值与谐波次数的平方成反比。三、频谱仪的操作影响频谱仪幅度谱迹线显示的因素有频率(横轴)、幅度(纵轴)两方面。1、频率(1) 与频率显示有关的频谱仪指标频率范围：频谱仪能够进行正常工作的最大频率区间。扫描宽度：表示频谱仪在一次测量过程中所显示的频率范围，可以小于或等于输入频率范围。通常根据测试需要自动调节，或手动设置。 频率分辨率：能够将两个相邻频谱分量(两条相邻谱线)分辨出来的能力。 频率分辨率由中频滤波器带宽和选择性决定，还受本振频率稳定度影响。 扫描时间：进行一次全频率范围的扫描、并完成测量所需的时间。通常希望扫描时间越短越好，但为了保证测量精度，扫描时间必须适当。(2) 与频率显示有关的频谱仪功能设置键 Span：设置当前测量的频率范围。 中心频率：设置当前测量的中心频率。 RBW：设置分辨率带宽。通常RBW的设置与Span联动。2、幅度(1)与幅度显示有关的频谱仪指标 动态范围：同时可测的最大与最小信号的幅度之比。通常是指从不加衰减 时的输入信号电平起，直到最小可用信号电平为止的信号幅度变化范围。灵敏度：灵敏度规定了频谱仪在特定的分辨率带宽下、或归一化到1Hz 带宽时的本底噪声，常以dBm为单位。灵敏度表是频谱仪在没有输入信 号时因噪声而产生的读数，只有高于该读数的输入信号才能被检测出来。 参考电平：频谱仪当前可示的最大幅度值，即屏幕上顶格横线所示幅度值。 （2）与幅度显示有关的频谱仪功能设置键刻度/div：选定坐标类型之后，选择每格所代表的刻度值。 参考电平：确定当前可示的最大幅度值，该值的单位与已选坐标类型相同。3、其他功能键 Marker：开启Marker功能，可对当前显示迹线所对应的测量值进行标识。 输入键：用于输入将要设置的数值，如Span、中心频率、RBW、参考电平等。可以使用数字、单位键，也可以扭动旋钮连续调节。四、实验设备频谱分析仪1台、函数发生器1台，电缆1条（BNC型，50Q）。五、实验预习要求1 复习电子测量中有关频域测量和频谱分析仪原理的章节内容。 2 详细阅读实验指导书，了解频谱仪操作的关键步骤。六、实验步骤1. 接通频谱分析仪电源，不连接任何电缆，观察频谱仪的显示，查看迹线的 大致幅度值和默认的设置情况。2. 接通函数发生器电源，设置使之分别输出某单一频率正弦波 Vpp=1V 1MHz 和 Vpp=2V、2MHz。3. 用电缆将函数发生器的输出连接到频谱仪前面板上的射频输入端。设置频 谱仪参数，包括：Span、中心频率、RBW、参考电平等，确保能够在屏 幕上看到幅度最大的谱线。4. 使用Marker功能，读出最大谱线的幅度、频率值。正弦波只读谱线1。5. 将相应的数值填写在实验数据记录表中。6. 函数发生器输出方波、三角波（频率分别为1MHz和2MH）,重复步骤4、5,分别读出谱线1谱线9的频率和幅值（dB、mV）。幅度读法见表5.1,Y方向10dB/大格。表 5.1衰减0dB10dB20dB30dB40dB顶线-27dBm-17dBm-7dBm+3dBm+13dBm电压10mV316mV100mV316mV1000mV七、实验结果记录（表 5.2 和表 5.3）表 5.2条件：频率1MHz、=1V、衰灣 20dB、顶线电压100mV、幅度算式 匕=顶线电压0 20-1234567*89123456789正弦波-方波-三角波-表5.3AdBl条件：频率2MHz、Vpp=2V、衰灣 30叫、顶线电压316mV、幅度算式上丫=顶线电压0 20-1234567- 亠8924681012141618正弦波-方波-三角-