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5 蓝牙信号实时频谱测试
　　蓝牙信号实质上是一种数字射频信号，其主要特征不仅表现为占用一定的频带，而且更重要的属性是对频率的时间控制(有时是微秒、有时是数秒、数分甚至更长)。由于传统测试仪器无法描述信号频率随时间的变化特征，因此产生了能够通过触发、捕获和分析来反映当前信号这种本质特征的第三代无线信号分析仪&& 实时频谱分析仪。
　　5.1 实时频谱仪
　　随着数字射频技术的发展，要求必须能捕获并存储一段时间的信号，并可反复回放，分析信号随时间的变化。另外，随着频谱利用率不断提高，干扰将来自更临近的频点，甚至同一频率，这要求频谱测试技术在发现和捕获能力上实现本质性的突破。实时频谱仪的核心是基于快速傅里叶(FFT)的仪表，可以实时捕获各种瞬态信号，同时在时域、频域及调制域对信号进行全面分析，满足现代数字射频信号测试的需求，图4所示为简化的实时频谱仪结构图。
　　使用实时频谱仪实时采集无缝捕获信号时，三个条件(样点、帧和块)描述了存储的数据层级。时域采集的信号通过FFT变换转变到频域，当处理速度足够快时就可以做到实时处理。数据层级的最低层是样点，它代表着离散的时域数据点。帧由整数个连续样点组成，是可以应用快速傅里叶变换把时域数据转换到频域中的基本单位。在这一过程中，每个帧产生一个频域频谱。采集层级的最高层是块，它由不同时间内无缝捕获的许多相邻帧组成，如图5所示。块长度(也称为采集长度)是一个连续采集表示的总时间。对块内部的所有帧，每个采集在时间上都是无缝的，但在块之间不是无缝的。
　　在实时频谱仪实时测量模式下，它无缝捕获每个块并存储在内存中。然后它使用DSP技术进行后期处理，分析信号的频率、时间和调制特点。显然，快速傅里叶变换是实时频谱分析仪的核心，可以认为这是一种新型的、快速扫描的频谱仪。
　　5.2 蓝牙跳频信号测量
　　用实时频谱仪测试蓝牙跳频信号时，无需激活测试模式和输入各类有效载荷数据;在运行蓝牙系统中，直接进行射频性能指标和一致性等测试，提升了蓝牙系统测试与认证的水平，提高了测试工作效率。
　　5.2.1 跳频信号的功率测量
　　当其他条件一定时，接收机灵敏度一致时，通信距离与接收的功率就有对应的关系;在跳频情况下，每一跳的功率是否一致将直接影响每一跳的通信距离是否一致，需要对跳频情况下测量每个跳频点功率的一致性。由于实时频谱仪具有实时捕获和信号回放的功能，同时可以对捕获的信号进行逐点的射频性能测量，可以满足对每一个跳频点功率测量的需要。
　　5.2.2 跳频图案的测量
　　在跳频情况下，跳频图案是否按照设计的跳频图案进行伪随机跳变，将直接影响到跳频系统的抗干扰性能和整个设计是否成功，所以需要对跳频图案进行测试验证。实时频谱仪的三维频谱图(时间、频率和幅度)是观测跳频图案的一种非常有效的方式，如图6所示。由于频率模板触图发功能的使用，可以使得工程师直接设定跳频的起始点来捕获跳频信号观测跳频图案，这样就可以找到特定频率位置的跳频图案。而对于传统仪器只能随机捕获，很可能无法捕获到关心的跳频点位置的跳频图案。
　　5.2.3 跳频速率的测量
　　跳频速率的测量，使用实时频谱仪中调制域窗口或者三维频谱图进行测量。用调制域窗口进行测量，其横轴为时间，纵轴为频率;频率跳变的点很清楚，用光标测量时只要添加两个光标点就可以测出跳频速率。
　　综上所述，实时频谱仪旨在迎接动态数字射频信号的相关测量挑战，如WLAN和蓝牙等突发分组传输。实时频谱分析的基本概念是其能够触发RF信号，把时间同步的数据无缝捕获到内存中，然后在多个域中分析这些信号，进而可靠地检测和检定随时间变化的数字射频信号。
　　6 结语
　　蓝牙v1.2和v2.0采用复杂的数字射频信号，可以用通信系统仿真软件进一步了解其工作原理。使用实时频谱仪可以大大提升跳频信号的测试水平，填补过去测试手段无法测量项目的空白，如：跳频信号的功率测量等。据了解，美国国家仪器有限公司正在考虑研发虚拟实时频谱仪。实时频谱仪还能应用于RFID 电子标签、W-CDMA和Zigbee等系统的测试领域，为数字射频工程师提供了一个崭新的、完全的和高效的测试方案。
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( 发表人：叶子 )
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& 示波器和频谱仪的区别该如何选择
示波器和频谱仪的区别该如何选择天创精电 / 电话:400-040-1718
&市面上常见的示波器是都有频谱显示功能滴，这个主要是使用了傅里叶变换（FFT）来进行了时域和频域的转换，但示波器的FFT和频谱仪在射频测试应用有什么区别呢？
1. 适用的信号类型不同：示波器主要用途用来观察信号的时域特性（也就是电压随时间的变换特性），主要适用于基带信号的分析（正弦波，方波，比特流等未调制信号），而频谱仪主要针对射频信号（尤其是带了调制的复杂信号或者多频率信号，这样的信号在时间轴上几乎看不出任何规律）的分析。虽然示波器也可以通过FFT从频率域的角度显示信号，但它的性能指标一般不足以分析射频的，带调制的信号。这个菲菲下面会做进一步的解释。
2.测量的带宽不同：示波器的设计主要用于观察基带信号的，所以一般来说带宽都不是很宽，最常见的是几十到几百MHz。当然，随着数字电路技术的快速发展，基带信号的速率也在快速提升，所以，一些中高档的示波器也能到GHz这个数量级。而频谱仪主要用以分析载波及调制了的射频信号，所以频谱仪的频率范围通常要宽很多，举例说安捷伦的入门级频谱仪N9322C就是7GHz的，高端一点的N9000A CXA是26.5 GHz，更高端的N9030A PXA可以到50 GHz。
3. 测量内容不同：示波器观察的是电压随时间的变换，所以通常看到的是正弦波，方波，比特流等，关注电压，周期，上升，下降沿，过冲，毛刺，以及多路信号间的时序等特征。而频谱仪看的是射频信号的功率，频率，失真（谐波和互调产物），调制后的带宽，泄漏到相邻信道的大小，噪声测试，以及复杂调制信号的深入分析（调制度，IQ星座图，调制误差等等）
4. 灵敏度不同：示波器看的都是基带信号并通过传导方式连接，信号幅度一般都较强，在几伏，十分之几或百分之几伏（功率在毫瓦级），而频谱仪很多时候需要测量发射信号频谱或从空中接受到的射频信号，功率往往比1毫瓦还低数个甚至十几个十次方的，换算过来就是几微伏甚至更低。
5. 动态范围不同：所谓动态范围，是指同时观测大信号和小信号的能力。示波器在观测一个主信号刻度在伏特级的信号的时候，能方便观察的的细微信号或波动在零点几或零点零几伏。也就是说电压的十分之或百分之几的分辨率（功率的百分之或者万分之几）。而频谱仪可以同时观测的小信号可以是大信号的功率的百万分之一，千万分之一，一亿分之一。而在射频测量领域，经常需要这样大的动态范围。
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文档介绍：
电子测量与仪器学报 2009年增刊频谱仪测量低电平信号的应用研究秦顺友(中国电子科技集团公司第54研究所,石家庄050081)摘要:本文介绍了超外差式微波频谱分析仪的工作原理,简述了微波频谱分析仪灵敏度的基本概念,导出了频谱分析仪灵敏度的计算公式。研究了利用频谱仪射频衰减、分辨带宽、视频带宽和视频平均的方法,提高和改善低电平信号的测量精度。最后,讨论了频谱仪本地噪声对低电平信号测量影响的修正方法.关键词:频谱仪;低电平信号测量;灵敏度;射频衰减;分辨带宽;视频带宽;视频平均中图分类号:TM933.3文献标识码:AApplication Study of Measuring Low Level Signal Using Spectrum AnalyzerQin Shunyou(The Fi衄Fourth Institute ofCETC,Shijiazhuang Hebei 050081,China)Abstract:In this paper,operation principle of asuperheterodyne spectrum analyzer is described simply.Basic conception ofspectrum analyzer sensitivity is discussed.Calculation formula of sensitivity is derived.Improving measurem∞t accuracy of lowlevel signal is studied using RF attenuation,resolution bandwidth,video bandwidth,and video average.At last,correction methodof low level signal measurement is discussed duo to effect of spectrum analyzer floornoise.Keywords:low levesensitivity,RF video average1引言频谱分析仪是研究给定电信号在频率谱上能量分布的工具,它基本上是一个带有扫描本振的超外差接收机。频谱分析仪可以将复杂的信号分解为单一的组成部分,并显示幅度与频率的对应关系,可以测量出信号的频率和幅度。频谱仪对于射频工程师来说是必不可少的测试工具,广泛应用于无线电技术的各个领域,例如:电子对抗、卫星通信、移动通信、散射通信、雷达、遥控遥测、侦察干扰、射电天文、卫星导航、窄间技术和频谱监测等领域。频谱分析仪对各种类型的信号进行测量和分析时,可测量信号的不同特性。例如:信号的传输和反射特性测量、调制特性测量、失真测量、交调测量、激励响应测试、载噪比测试、信道功率测量、相位噪声测量、卫星频谱测量、互调测量和电磁干扰测量等等。频谱仪在电子测量领域巾,被称为“射频万用表”,是电子工程师不可或缺的仪器设备,51对频谱仪工作原理及其特性的了解有助于工程技术人员建立射频信号测量系统和扩展频谱仪的应用范围。本文简述了超外差频谱仪基本原理及其灵敏度。当用频谱仪测量低电平信号时,研究了合理利用频谱仪状态参数设置,来提高和改善低电平信号测量精度,并研究了频谱仪本底噪声对低电平信号测量影响的修正方法。2超外差频谱仪的工作原理图1为超外差频谱分析仪的原理方框图【l】。图1超外差频谱分析仪的原理方框图万方数据万方数据电子测量与仪器学报 2009年增千Ij由图l可知:超外差式频谱分析仪由输入衰减器、混频器(混频器与输入衰减器和本地振荡器联结)、中频放大器、中频滤波器、峰值检波器、视频滤波器、扫描产生器和显示器组成。超外差频谱仪的工作原理是:输入信号经射频衰减器直接加到混频器上,可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫描产生器产生随时间线性变化的振荡频率,经混频器与输入信号混频后,产生中频信号,经中频放大器、带通滤波器、峰值滤波器和视频滤波器,最终送到CRT的垂直轴,而水平轴上显示信号幅度与频率的对应关系,从而可测量信号的幅度和频率。3频谱仪的灵敏度频谱仪的灵敏度是指频谱仪测量最小信号的能力,频谱仪的灵敏度受到仪器噪声底的限制。实际上,频谱仪的灵敏度就是频谱仪显示的平均噪声电平,它和频谱仪噪声系数的关系可表示为tlJ:DM三=脬+lOlog(kTB)-2.5[dB】(1)式中tDNAL一频谱仪显示的平均噪声电平(dBm):船一频谱仪的噪声系数(dB);七一玻尔兹曼常数,七=1.38xlO-23J/K;丁一绝对温度(K);君一频谱仪的噪声带宽(Hz)。对于~般的频谱仪,其噪声带宽近似等于频谱仪分辨带宽RBW的1.2倍,式中一2.5dB表示显示的噪声电平比实际的噪声电平低2.5dB,应考虑这种修正。在现代频谱仪中,用频谱仪测量噪声时,可进行自动修正,此时无需考虑2.5dB的修正项。在室温情况下,T=290K,且不考虑2.5dB的噪声修正,则式(1)可进一步简化为:DNAL=—-1 74[dBm/Hz]+NF[dB]+10xlog(1.2×船∥)(2)式(2)是频谱仪在0dB输入衰减情况下的灵敏度表达式。然而,当频谱仪射频输入衰减ATTEN增加10dB时,降低了加在混频器上的信号输入电平,而中频放大器的增益同时增加10dB来补偿这个损失,其结果使测量的信号电平不变,但是频谱仪的噪声电平放大了10dB,频谱仪的噪声电平放大了lOdB,结果频谱仪的灵敏度下降了10dB。因此,频谱仪灵敏度的完整表达式为:DNAL=-1 74[dBm/Hz]+NF[dB]+10x log(1.2×RSW)+ATTEN[dB](3)式(3)表明了频谱仪灵敏度与噪声系数、分辨带宽和输入衰减之问关系。一般频谱仪的技术特性说明中,给出的是频谱仪的灵敏度指标,由式(3)很容易计算出频谱仪的噪声系数。例如:表1所示为Agi lent 8560EC系列频谱分析仪在分辨带宽RBW=IHz,射频衰减ATTEN=OdB时的灵敏度。表l 8560EC系列频谱仪灵敏度频率 EaC篱}篱}删EC(dBm)(dBm)冁翠”i意:”i蠢:、…“, 、…‘‘,lkHz .105 -105 -105 -105 10kHz..120..120.-120.-120 100kHz .120 -120 -120 -120l~IOMHz 一140 -140 —140 ·140 10MHz一2.9GHz -149 -149 -149 -145 2.9.6.5GHz 一145 —148 —148 -147 6.5-13.2GHz——-145 —145 -143 13.2-22.0GHz————·140 -140 22.0--26.5GHz—一—~ 一139 -136 26.51
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品牌:德国安诺尼（AARONIA ;型号:HF-60105 V4 X ;加工定制:否 ;类型:便携式 ;覆盖频率:1MHz-9.4GHz MHz;外形尺寸:210x136x26重量:1600g kg
品牌:德国安诺尼（AARONIA ;型号:NF-5030X ;加工定制:否 ;类型:便携式
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