Práctica de uso del analizador de espectro
1. Espectro
Espectro es la abreviatura de densidad espectral de frecuencia, que es la curva de distribución de frecuencia. Las oscilaciones complejas se descomponen en oscilaciones armónicas con diferentes amplitudes y frecuencias. El patrón en el que las amplitudes de estas oscilaciones armónicas se organizan según la frecuencia se llama espectro.
2. dBm, dB
dB es una relación y log es una cantidad relativa, por ejemplo:
dB=20log(V1/V2), dB = 10log(P1/P2)
dBm es un valor de potencia tomando log, que es un valor absoluto.
Por ejemplo: dBm=10log(P1)
dBm y dB La relación: dB=dBm-dBm.
2. Clasificación de los analizadores de espectro
Generalmente se dividen en analizadores de espectro FFT (Fast Fourier Transform) y de frecuencia de barrido. Entre ellos, el analizador de espectro tipo FFT es adecuado para análisis de ancho de banda estrecho y situaciones de medición rápida, y el analizador de espectro tipo barrido es adecuado para situaciones de análisis de banda ancha. El más utilizado es el analizador de espectro de frecuencia de barrido. A continuación se presenta principalmente el diagrama esquemático del analizador de espectro de frecuencia de barrido. La siguiente figura es el diagrama esquemático del analizador de espectro de frecuencia de barrido de 6 dígitos.
Figura 6. Diagrama esquemático interno del analizador de espectro
1. Atenuador de entrada
Después de que la señal ingresa al analizador de espectro, primero pasa a través de un atenuador de entrada , que se utiliza para evitar que señales grandes entren en el mezclador, provocando una sobrecarga del mismo, compresión de ganancia y distorsión. El amplificador de frecuencia intermedia detrás del atenuador es interactivo y el amplificador de frecuencia intermedia compensa el valor de atenuación en el frente para garantizar que el tamaño de la señal permanezca sin cambios.
2. Filtro de paso bajo
El filtro de paso bajo determina la capacidad de análisis del analizador de espectro. El rango de frecuencia marcado en el analizador de espectro está determinado por este filtro.
3. Mezclador
El mezclador convierte la señal de entrada a una frecuencia intermedia a través del oscilador local (LO).
Figura 7. Principio del mezclador
4. Filtro de frecuencia intermedia
El filtro de frecuencia intermedia es el RBW configurado en el panel analizador de espectro, que es ajustable. RBW afecta la selectividad de frecuencia, la relación señal-ruido y la velocidad de prueba.
Figura 8. Diagrama de espectro de señal de diferentes RBW
5. Detector de envolvente
Convierte la señal IF en una señal de banda base o señal de vídeo. Hay detección positiva (que muestra el valor máximo), detección negativa (que muestra el valor mínimo) y detección de muestreo (que muestra el valor medio).
6. Filtro de vídeo
Generalmente un filtro de paso bajo. Este filtro se utiliza principalmente para reducir los cambios de ruido de pico a pico y se utiliza cuando se prueban señales pequeñas.
3. Prueba del analizador de espectro
Todos sabemos que el analizador de espectro puede observar el espectro de la señal, la potencia de la señal y probar la distorsión espuria, armónica y de intermodulación. funciones del sistema.
1. Mida la frecuencia y la potencia de la señal
La Figura 9 a continuación muestra la pantalla del analizador de espectro después de que la fuente de señal envía una única señal portadora. Puede verlo a través. la operación MARK-PEAK La frecuencia de la señal es 50.005MHz y la potencia es -20.17dBm.
Figura 9. Espectro de la señal
2. Prueba de distorsión de intermodulación
La Figura 10 a continuación es la tabla de prueba de distorsión de intermodulación de la señal, marcada mediante la función mark-DELT. Se puede probar la diferencia de potencia (dB) entre la señal y la señal de intermodulación
Figura 10. Cuadro de prueba de intermodulación
3. Prueba de armónicos
El analizador de espectro puede pruebe la Para medir los armónicos de la señal, puede usar la función de prueba de espectro del analizador de espectro, MEASURE-harmonic test, o puede probar la frecuencia f de la señal y luego cambiar la frecuencia central del analizador de espectro a 2f. , 3f... y luego PICO. Prueba la potencia de cada armónico.
Figura 11. Gráfico de prueba de armónicos
4. Mida el ancho de banda de la señal modulada
El analizador de espectro puede probar el ancho de banda de la señal, puede probar ¿El ancho de banda de 3dB, o puede probar el 99% del ancho de banda de energía de la señal? La Figura 12 a continuación muestra el ancho de banda de energía de señal del 99%.
Figura 12. Prueba de ancho de banda de señal
5. Prueba de relación pico-promedio
En la prueba del analizador de espectro, existe otra función llamada pico-a-promedio. -prueba de relación promedio (CCDF), la prueba de relación pico a promedio de una determinada señal modulada se muestra en la Figura 13.
Figura 13. Gráfico de prueba de relación pico-promedio
4. Juicio de precisión de los resultados de la prueba:
Al probar si el valor de potencia de una señal es preciso, se puede cambiar. El valor de atenuación del atenuador se juzga en función de si la potencia de la señal cambia.
Figura 14. Cuadro de evaluación de la precisión de la señal
V. Método de prueba de potencia de la señal modulada
Lo anterior presenta el principio y el uso y prueba básicos del analizador de espectro. A continuación se presenta la potencia de la señal de prueba (la potencia de transmisión del sistema TDD o la potencia de la señal de ráfaga). El sistema TD tiene ranuras y la transmisión y la recepción se alternan. Por lo tanto, no es exacto probarlas directamente. potencia de la señal con un medidor de potencia promedio general. Es necesario conocer la relación de transmisión y recepción, etc., pero el ingeniero de radiofrecuencia promedio puede no comprender la estructura de los intervalos de tiempo, etc., lo que hace que la prueba sea inconveniente. Probar la potencia puede resolver este problema muy bien. A continuación se presentan dos métodos de prueba que personalmente creo que son más adecuados (tomando como ejemplo la prueba del analizador de espectro R&S).
1. Método de potencia del canal
Figura 15, analizador de espectro R&S
Este método se basa en el método de prueba de señal ACPR y los sistemas LTE deben probarse. El indicador ACPR, tomando como ejemplo el analizador de espectro R&S, el método de operación: MEAS——chanPWR?ACP——CP/ACP?Config
Parámetros que deben configurarse:
1. Número de canales (primer canal adyacente, segundo canal adyacente, tercer canal adyacente), NO.de?ADJ?canal.
2. El ancho de banda de la señal del canal y los canales adyacentes, ¿Canal?Ancho de banda.
3. La distancia entre la frecuencia central del canal adyacente y la frecuencia central de la señal. Espaciado de canales.
Para la potencia de la señal de prueba, solo necesita configurar el ancho de banda del segundo canal. Preste especial atención a ajustar el ancho de banda RBW a un valor apropiado (generalmente establecido en decenas de KHz), pero para sistemas TDD, si. Si solo realiza estos ajustes, encontrará que el espectro del analizador de espectro sigue parpadeando y el nivel de potencia medido sigue cambiando. En este momento, deberá cambiar el TIEMPO DE BARRIDO y aumentar el tiempo de exploración. más estable Durante la prueba, también puede cambiar el modo de detección a RMS, siga los pasos TRACE-DETECTOR—RMS y el espectro será más estable. La Figura 16 a continuación muestra los resultados de la prueba de una señal.
Figura 16. Gráfico de prueba de potencia de transmisión
6. Método de detección de potencia en el dominio del tiempo
Los analizadores de espectro tienen un método de prueba en el dominio del tiempo, que generalmente no se usa comúnmente. Espectro Cuando SPAN se establece en 0, el analizador de espectro cambiará a un gráfico de cambios de potencia a lo largo del tiempo. El método de configuración es SPAN-ZERO.
Al probar este método, primero necesita conocer el ancho de banda de la señal, porque el dominio del tiempo muestra la potencia de la señal dentro de un cierto ancho de banda (el ancho de banda es el ancho de banda del RBW) y el analizador de espectro Puede probar directamente el ancho de banda de la señal (canal MEAS? ancho de banda -99%? potencia? ancho de banda), después de probar el ancho de banda de la señal, cambie RBW a >= valor del ancho de banda de la señal, cambie SWEEP?TIME y podrá ver la curva de cambio de la señal. poder con el tiempo. La potencia durante el tiempo en que hay señal es la potencia de transmisión. El período de tiempo en el que no hay potencia de señal indica que está en el estado de recepción o que no se envía ninguna señal. Al realizar pruebas con este método, también puede cambiar el modo de detección a RMS, que es el mismo que el del método uno.
Figura 17, cuadro de prueba del método de potencia en el dominio del tiempo
La figura 17 anterior puede leer fácilmente el valor de potencia de la señal durante el intervalo de tiempo y, al mismo tiempo, puede ver el estado de conmutación de la señal.
Además, existe un método de prueba simple que puede probar la potencia, que consiste en configurar el RBW en >= ancho de banda de la señal, configurar el SPAN en unos pocos GHz y luego usar la función PEAK del analizador de espectro. Hay un error en este método de prueba y el experimento encontró que el error es de aproximadamente 2 dB.
En resumen, cuando los instrumentos no están completos o cuando el equipo se repara en el exterior, un analizador de espectro portátil puede probar muchas funciones, resolver muy bien los problemas de depuración y prueba y brindar mucha comodidad a Ingenieros de RF.
Este artículo presenta los tipos, principios, funciones de prueba básicas de los analizadores de espectro y el método de prueba de potencia de la señal de modulación de los sistemas de división de tiempo.
Cuando tenga tiempo más tarde, continuaré escribiendo sobre el método de usar fórmulas para derivar la figura de ruido del sistema usando un analizador de espectro en lugar de un analizador de figura de ruido. El analizador de espectro reemplaza un osciloscopio para probar el tiempo de salto de frecuencia, un transceptor LTE. tiempo de conmutación, etc.