示波器和頻譜分析儀有什麽區別?
對於頻譜儀這樣壹個射頻領域的最基礎最常用儀器,還有這麽多人對它的基本概念和用途感到陌生。
市面上常見的示波器是都有頻譜顯示功能滴,這個主要是使用了傅裏葉變換(FFT)來進行了時域和頻域的轉換,但示波器的FFT和頻譜分析儀在射頻測試應用有什麽區別呢?
1. 適用的信號類型不同:示波器主要用途用來觀察信號的時域特性(也就是電壓隨時間的變換特性),主要適用於基帶信號的分析(正弦波,方波,比特流等未調制信號),而頻譜分析儀主要針對射頻信號(尤其是帶了調制的復雜信號或者多頻率信號,這樣的信號在時間軸上幾乎看不出任何規律)的分析。雖然示波器也可以通過FFT從頻率域的角度顯示信號,但它的性能指標壹般不足以分析射頻的,帶調制的信號。
2. 測量的帶寬不同:示波器的設計主要用於觀察基帶信號的,所以壹般來說帶寬都不是很寬,最常見的是幾十到幾百MHz。當然,隨著數字電路技術的快速發展,基帶信號的速率也在快速提升,所以,壹些中高檔的示波器也能到GHz這個數量級。而頻譜分析儀主要用以分析載波及調制了的射頻信號,所以頻譜分析儀的頻率範圍通常要寬很多
3. 測量內容不同:示波器觀察的是電壓隨時間的變換,所以通常看到的是正弦波,方波,比特流等,關註電壓,周期,上升,下降沿,過沖,毛刺,以及多路信號間的時序等特征。而頻譜分析儀看的是射頻信號的功率,頻率,失真(諧波和互調產物),調制後的帶寬,泄漏到相鄰信道的大小,噪聲測試,以及復雜調制信號的深入分析(調制度,IQ星座圖,調制誤差等等)
4. 靈敏度不同: 示波器 看的都是基帶信號並通過傳導方式連接,信號幅度壹般都較強,在幾伏,十分之幾或百分之幾伏(功率在毫瓦級),而頻譜分析儀很多時候需要測量發射信號頻譜或從空中接受到的射頻信號,功率往往比1毫瓦還低數個甚至十幾個十次方的,換算過來就是幾微伏甚至更低。
5. 動態範圍不同:所謂動態範圍,是指同時觀測大信號和小信號的能力。示波器在觀測壹個主信號刻度在伏特級的信號的時候,能方便觀察的的細微信號或波動在零點幾或零點零幾伏。也就是說電壓的十分之或百分之幾的分辨率(功率的百分之或者萬分之幾)。而頻譜分析儀可以同時觀測的小信號可以是大信號的功率的百萬分之壹,千萬分之壹,壹億分之壹。而在射頻測量領域,經常需要這樣大的動態範圍。
1. 關註的是射頻設備和射頻信號測試(載波以及經過調制以後信號),比如測試射頻收發信機
2. 寬頻段內對未知信號進行檢查,比如空中信號的成分以及各種射頻幹擾,電子產品的的EMC測試等
3. 同時關註大信號和微小信號,比如希望了解發射機的信號的失真,互調,雜波等。
4. 關註毫伏級以下的弱小信號的時候,比如關註印刷電路板上信號間的耦合,電源和時鐘上寄生的雜波等。
前三種應用情況是典型的頻譜分析儀的應用,而第四種情況並不為所工程師們熟悉,常常是最令電路設計工程師頭痛的問題。很多時候,工程師們在研發後期發現整機有問題進行故障診斷和調試時才考慮到這個。
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