【经验】如何正确使用频谱分析仪测试谐波?

2023-08-09 是德科技 Keysight Technologies知乎
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是德科技与您分享使用频谱分析仪测试谐波的方法和案例。我们都知道,通过时域分析可以直观反映信号的幅度,周期,相位随时间的变化过程,通常用示波器。但有时仅通过时域分析能够测量的信号指标还是有限的,我们还想看失真谐波这些,那么我们就引入了频域分析。

图 1

什么是频谱?

频谱就是一组正弦波,经适当组合后,形成被考察的时域信号。


傅立叶理论告诉我们,时域中的任何电信号都可以由一个或多个具有适当频率、幅度和相位的正弦波叠加而成。换句话说,任何时域信号都可以变换成相应的频域信号,通过频域测量可以得到信号在某个特定频率上的能量值。通过适当的滤波,我能将复杂波形分解成若干个独立的正弦波或频谱分量,对它们进行单独分析。


在频域上我们可以很清晰的观测到信号所在的频段,它的中心频率是多少,带宽是多大,还有他的带宽外的其他地方会不会有一些失真或者是谐波、频谱占用等等。频域测量适合确定信号的谐波分量:例如带外辐射、杂散辐射(非线性元器件产生的谐波,非规定频率范围内的信号)、失真、三阶交调等。

图 2发射机的谐波失真测试

为什么要测量频谱?

前面说到过频域测量更适于确定信号的谐波分量。在无线通信领域,人们非常关心带外辐射和杂散辐射。例如在蜂窝通信系统中,必须检查载波信号的谐波成分,以防止对其他有着相同工作频率与谐波的通信系统产生干扰。工程师和技术人员对调制到载波上的信息的失真也非常关心。


频谱监测是频域测量的又一重要领域。政府管理机构对各种各样的无线业务分配不同的频段,例如广播电视、无线通信、移动通信、警务和应急通信等其他务。保证不同业务工作在其被分配的信道带宽内是至关重要的,通常要求发射机和其他辐射设备应工作于紧邻的频段。在这些通信系统中,针对功率放大器和其他模块的一项重要测量是检测溢出到邻近信道的信号能量以及由此所引起的干扰。


电磁干扰(EMI)是用来研究来自不同发射设备的有意或无意的无用辐射。在此我们关心的问题是,无论是辐射还是传导(通过电力线或其他互导连线产生),其引起的干扰都可能影响其他系统的正常运行。根据由政府机构或行业标准组织制定的有关条例,几乎任何从事电气或电子产品设计制造的人员都必须对辐射电平与频率的关系进行测试。


频谱分析仪基本性能指标

频谱分析仪基本性能指标主要分为频率,幅度,测试速度三部分,正确的理解这些指标是保证测试准确和精度的前提。


●分析带宽

分析带宽是指的是输入矢量信号的带宽,比如LTE或者说5G信号本身在频带上占据一定的带宽,一般来说对于sub-6G的频段,FR1分析带宽是到100Mhz,mxa的160Mhz的带宽是可以满足的。FR2的话,有200M的和最高到400Mhz。Mxa9021高配或者pxa。我们根据要测的不同信号选择不同的分析带宽的频谱仪。


●频率范围

频率范围就是频谱仪能够正常工作的最大频率区间。频率分辨率是反映频谱仪分辨两个频率间隔信号的能力。和我们的Rbw频率分辨率带宽是挂钩的。


●频率精度

频率精度就是频谱仪频率轴读数的精度,与本振稳定度、扫描宽度、分辨率带宽等多项因素有关,分为绝对频率精度和相对频率精度。幅度精度也分为绝对相对,绝对精度指的是信号的功率电平精度;而相对精度指的是测量两个信号之间差值的精度,其中的一个信号作为另一个的参考。


测量谐波信号,一般测量谐波和基波的功率比


使用频谱分析仪测试谐波案例

在高频信号做EMI电磁干扰测试,谐波信号通常作为一种失真信号来测量,发射机输出端如果有过多的谐波失真会对其他频带的信号产生干扰。在测量谐波失真时,通常用信号的基波作为参考,比较谐波与基波的幅度差值。

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产品型号
品类
频率范围(Hz、GHz)
最大分析宽带(MHz、GHz)
相位噪声 (lGHzaOKHz 频偏)(dBc/Hz)
1GHz 时的 DANL(dBm)
SP903B
信号分析仪
10Hz 〜3.6GHz
40 MHz
-107dBc/Hz
-172dBm

选型表  -  普尚 立即选型

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系列,2000 X 系列,4000 X,33511B,N5166B,EDU36311A,N3300,4104A,E36234A,2022A,N7900,D3000USBB,DSOX-2WAVEGEN,N2820A,U3810,U2600,33510B,U2020 X 系列,N443XD 系列,3014G,33522B,BV9200B,EDU34450A,3498A,E36200 系列,34950A,U9428A SP8T,E36233A,CXG X,EXG,N8480 系列,L2060 X 系列,AC6903L,N2843A,RP7936A,E36100B,AC6903H,EXR,B2900B 系列,D4000PWRB,33521B,N9962A,RP7962A,EPM 系列,3000G X,1000 X 系列,P9377B,AC6804B,EXG X 系列,E4982A,DAQM905A,DAQM909A4,N9950B,N9950A,N8740A,D3000GENB,E36200A,E36103B,N6791A,E 系列,N2842A,AC6912L,B2980B 系列,AC6912H,N9951A,33520B,RP7973A,RP7961A,N2841A,N7007A,53131A,P9243A,P937XA,P937XB,E4981A,U2741A,N9323C-TG7,N9951B,34972A,E36102B,N6790A,EDU33210A 系列,E36320A,N8741A,AC6802B,RP7972A,4000 X 系列,U2000 系列,U9424A,P9240AWGA,P924XA,S254A,E3600 系列,DAQM903A,N9960A,53200 系列,E36311A,N8762A,6000X,E36105B,U7104N,N6781A,U9424C,U2000,U9424B,N2876A,U7104F,E3641A,U2060 X 系列,U7104E,EXR254A,U9428B SP8T,RP7983A,N3300 系列,N7550 系列,AC6803B,DAQM904A,N8900,U2751A,84904L,34970A,N9961A,E36104B,CXG,E36150 系列,N6792A,P 系列,E3640A,DSOXBODE,AC6800B,N2874A,EDU33211A,RP7942A,6002A,BN9963B,E3600,S054A,1000 X,U7106N,E36313A,DAQM900A,L2060 X,U9422B SPDT,DSOX,U7106F,U7106E,N8756A,DSOX2MSO,J7204B,N8732A,E36150A 系列,N8950A,U3851A,EXR058A,RP7941A,AC6801B,10070D,P9384B,D4000AUTB,N2752A,EDU33210A,RP7953A,BN9962B,DAQM902A,U2761A,34980A,E36300A,E36312A,N6782A,DAQM901A,U2020 X,E36106B,53220A,N8757A,AC6900 系列,N8733A,D3000PWRB,N8951A,N9952B,RP7952A,N9952A,U7108B,U7108A,P9242A,P9375B,U7108C,P9240GENC,N2751A,P9375A,U9428C,E4980A,U9428B,6004A,33500B 系列,U9428A,N7971A,ENA 系列,D4000AERB,53132A,EXG X,N6785A,B2980B,N6773A,N6761A,N8754A,N8742A,RP7963A,N9953B,RP7951A,EDU33210 系列,N7970A,EDU33212A,P9241A,P938XB,N2750A,N2871A,53230A,N8700,U3810 系列,U9424A SP4T,DSOXT3MSO,S804A,L2050 X,J7201C,J7201B,N6784A,N8755A,J7201A,N8731A,N2870A,8495D,N2797A,N9934B,N2894A,N5770A,8495B,34420A,N70412A,N7973A,E3647A,6000X 系列,10833F,10833G,10833A,10833B,4154A,D6000GENB,10833C,S104A,10833D,N6775A,EXR204A,N6763A,N8736A,N6751A,N8954A,N8930A,EL34143A,E36300 系列,DAQ973A,N7550,EDUX1052A,U8480 系列,N9923A,N2796A,N9935B,3000G X 系列,N9935A,N2893A,EDUX 系列,3052G,U2781A,N5771A,N7972A,EDUX1052G,E36100,PP001A,E3646A,DP0001A,6811C,4032A,EXR108A,E36100 系列,N6786A,N8737A,D4000BDLB,N6774A,N6762A,N8943A,10834A,E5063A,N8955A,8494G,N8931A,E3634A,N2783B,N2795A,BN9961B,N5772A,6813C,N7951A,D6000USBB,E3649A,6800C,6812C,U71010A,U71010C,U71010B,N6753A,AC6800B 系列,N8758A,N6741B,N8734A,N6971A,S 系列,N8952A,N6777A,N6765A,N8940A,P9370A,P9382B,N2891A,P9370B,N2782B,D3000AUTB,53181A,N9933B,N28005A,EL30000 系列,U2050 X,N5761A,N7950A,BN9960B,N7974A,N8700 系列,34465A,E3648A,4054A,N6764A,N8759A,N6752A,E9320,N8735A,N6970A,N8941A,EL34243A,N6776A,N2793A,DAQ970A,N2890A,N2781B,RP7982A,E4417A,8509XD 系列,N9914B,N9914A,82350C,N5750A,N7953A,U2300 系列,N7977A,N5762A,DAQM909A,E8486A,DSOX-4WAVEGEN2,E5810B,N9938B,N9926A,N6743B,N8934A,N9938A,N6731B,N8946A,N6973A,E36100B 系列,E36200A 系列,E3643A,N6755A,EDUX,N2780B,E4416A,N9915B,N7976A,N5763A,E4980AL,N5751A,E36300,N7952A,D9110PWRA,E9300,N9915A,N8923A,N6972A,EXR104A,N9927A,N6742B,N8935A,E3630A,4052A,E3642A,N6700 系列,N6766A,N6754A,N2791A,

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【选型】RIGOL(普源精电)电子测量仪器选型指南(中文)

目录- 数字示波器    频谱分析仪    射频信号源    函数/任意波形发生器    数字万用表    数据采集/开关系统    可编程线性直流电源    可编程直流电子负载   

型号- MSO8000-AUTO,USBB-FF-150,MSO8000-BW6T20,ATT03301H,MSO8000-AER,SO5000-COMP,MSO2102A-S,DG4202,MSO8000-FPC,RP3500A,RP1018H,DSA70,BW3T5-MSO/DS4000,DS1074Z PLUS,RSA5000-EMI,RSA5000-EMC,DS1104Z,MC3324,PVP2150,AMK-RSA5000,M3GPIB,DG1000Z,DG3000,RM-2-DG1000Z,RSA3000,CB-NM-SMAM-75-L-12G,SD-I2C/SPI-DS6000,CK-DS600,MSO5000-4CH,DS1000E/U,DS1074Z-S,DSG312,DG1000Z,DS1104Z PLUS,BND-MSO/DS2000A,-RP7150,DP71,DG4102,FREQ-DL3,USB-GP,OCXO-A08,CB-USBAUSBB-,MSO5000-AUTO,RM-DSG3000,DS1204B,BAG-G,DS7000-,RP1300H,MSO8000-BW6T10,CB-SENSE,PVP2150CB-USBA-USBB-FF-150,SD-FLEXRAY-DS600,DG4000,SPI-DS4000,VB1080,DP831A,RPL2316,DSG3120,DSG3000,MC364,MEM-DS2000,RSA5032 -TG,DS7000-BW1T5,MSO2012A-S,MSO5XX2,KELVINTESTCLIP,RSA3030,BAG-G1,DS7000-BW1T2,MSO5XX4,VSWR-RSA3000,DS7000-BW1T3,MC3120,TX1000,DS1102E,DS7000-2RL,DG5101,DG5102,LD-DM,DS6062,DS2202A,BW2T5-MSO/DS4000,DS6064,RSA3045,MSO/DS7000,DG5352,DG5351,CB-NM-NM-75-L-12G,DS7034,CB-60A-780MM,BW2T5-MSO,DS7000-EMBD,MSO5000-,DS7000-RM,AT-DS2000,CB-BNC-BNC-MM-100,DS2302A,DS7000-BW2T5,DG5000,DS1102U,AMK-RSA3000,EMI-DSA800,DS7000-BW2T3,RM-DSA800,MSO1000Z,DMM,RP1001C/RP1002C,CB-USBAUSBB-FF-150,DM3058E,DS7054,MSO5000-RM,RSA5000,DG4162,DG5251,DG5252,MSO500,DS1104Z-SPLUS,DS1104B,MSO2022A-S,DGS3060,MC3132,L-12G,DS1000E,DS1000D,CB-40A-780MM,DS1000B,RP1010H,RSA3030-TG,RM-DG50,DS2102A,MSO2102A,DS7000-BW3T5,DSA705,CB-BNC-AC-100-L,PMC-DSG3000,DSA700,DK-DS6000,RM-2-DP700,CB-NM-SMAM-,USB-GPIB,DG4062,DSA815,DS1000U,MSO8000-,SD-CAN-DS6000,DS1000Z,USB-GPIB-L,DS7000-AERO,EMI-DSA800 S1210 NFP-3 AMK-RSA5000,MSO8000-BND,MSO8000-EMBD,RP1000D,VSWR-DSA800,RP1000C,SLEWRATE-DL3,NFP-3,RM-1-DP700,ARB16M-DG1000Z,DSA832E,RSA3030 -TG,LA MODULE,DS7000-PWR,CAN-DS2000A,MSO8000-COMP,DSA815-TG,DS1104Z-S PLUS,RM-2-DP800,MSO5000-AWG,T2R1000,TIMER-DP700,RP1001C,RP1025D,MSO2202A,RM-3-DP7,MSO7054,MSO2202A-S,AFK-DP800,RM-DG4000,DS1074Z-SPLUS,DSA832,DSA710,DS2000,MSO5000-PWR,MSO5000-AERO,RM-DM3000,RM-3-DP700,M3TB32,M3TB34,RP1002C,MC3648,DSA,PVP2350,DM3058,RM-DG5000,RPL1116,DS7000-AUTO,PLUS,DP832A,OCXO-B08,DG1032Z,M3TB48,MSO/DS400,DSG3060,MSO/DS1000Z,MSO7000-,RP1003C,MSO8000-AUDIO,RP1100D,DS2012A,DG5071,DG5072,DL3021,DS2000A,DM3068,DS2000E,PA1101,DP821A,RP6150A,M3TB16,RP5600A,RP1004C,MSO8064,DIGITALIO-DP800,VSWR-RSA5000,MSO2302A,DSG3030,BND-MSO,OCXO-C08,PA1011,DSA800,RP7150S,DG1022Z,RPA246,BW2T3-MSO,DSA800E,RP7150/RP7080,SD-FLEXRAY-DS6000,PA-RSA5000,M3TB20,MSO5000-AUDIO,RP1005C,DG1022U,M3TB24,MC3416,LAN-DL3,MC3534,DG800-,DL3000,DP811A,PA-DSA800,RP7080S,RP1050D,DS1052E,RSA3000-EMI,RSA3000-EMC,DG800-DCH,DSG3030-IQ,CB-USBA-USBB-FF-150,DS4014,CB-SMB-BNC-FM-100,INTERFACE-DP800,DS4012,CB-BNC-AC-100,MSO8000-AWG,DS600,SD-FLEXRAY-DS4000,M301,MSO2302A-S,M300,M302,MSO8000-BW10T20,AMK-DSA800,MSO5000-FLEX,MSO8204,DGS815,DS4000,ARM,ALLIGATORCLIP - DMM,MSO2022A,CK-DS6000,MSO5000-2RL,MSO/DS4000,DG500,MSO4052,DL3031,MSO4054,DS4032,S1220,RP7150,DS4034,DSA832-TG,DSA832E-TG,CB-DB9-DB9-FF-150,M3TB64,FPCS-DS4000,SD-AUTO-DS4000,B25-RSA3000,DG992,DS2022A,DS4022,MSO8000-FLEX,S1210,MSO2012A,RSA3045-TG,DS1054Z,DS4024,MSO2000A,DS1074ZPLUS,SD-RS232-DS4000,DL-02,MSO/DS2000,DS7000-AUDIO,HIRES-DP800,BND-MSO/DS2000,MSO7024,RM-1-DP800,PA-RSA3000,BW3T5-MSO,RSA5032-TG,MSO8000COMP,RP7080,DS4024E,SSC-DSA,DS4000E,PVP2150/PVP2350,RM-1-M300,DG972,RSA5000-B40,MSO8000,MSO8000MSO/DS7000,MSO7034,DS1072U,DS1074B,KELVINTESTCLIP - DMM,FH-DG5000,DG822,EMBD,MSO5072,DG821,HIRES-DP700,AWG,MSO/DS700,RSA3045 -TG,DG800- DCH,MSO/DS2000A,RSA5065-TG,RSA3000-PA,MSO7000-AWG,DSA832 -TG,PLA2216,DG1062Z,DS4014E,DG832,DG831,DG952,MSO7014,MSO8104,MSO5074,DS1074Z,DSA875,PUG-DSG3000,DS1104ZPLUS,MSO5000-EMBD,MSO5000-BW1T2,MSO5000-AER,MSO5000-BW1T3,DG800,DSA875 -TG,BW2T3-MSO/DS4000,RM-DSXXXX,DSG800-PUG,RSA5000-AMK,MSO5000-FPC,VB1032,RSA3000-AMK,RP7150S/RP7080S,DS1104Z-S,DS7000,DSG800,MSO5204,DSG800-PUM,MC3164,DL3031A,HIRES-DL3,ALLIGATORCLIP-DMM,RT50J,UPA-DS,DG812,DG811,FPCS-DS6000,RM6041,DS7000-BND,RSA5000-PA,B40-RSA5000,MSO4000,DSA815 -TG,MSO5000-COMP,CB-NM-NM-75-,DS7000-COMP,MODULE,SPI-DS6000,DSG830,MSO5000-BW0T3,MSO5000-BW0T2,BND-MSO/DS400,DG900,RSA5032,MSO5000-BW0T1,DS7024,M3A2B,BND-MSO/DS4000,MC3065,DL3021A,TRIGGER-DP700,MSO,DP711,DP832,DP831,DS7000-5RL,DG1000,MSO/DS1000,RSA3000-B25,DP712,CB-USBAUSBB-USBB-FF-150,DSG815,RX1000,DS7014,CB-DB9-DB9-F-F-150,CB-20A-780MM,DP700,DP821,CB-USBA,MIX-SEPARATOR,RSA5000-VSA,75-L-12G,MSO5000,MSO4034,MSO4032,DS4054,DS4052,RM-2-M300,MSO8000-JITTER,RP1003C/RP1004C,DS1074Z-S PLUS,SD-I2C,DCH,RA5040K,DP811,DIGITALIO-DL3,NPF-3-P4,RSA3000-B40,RSA5065,NPF-3-P3,NPF-3-P2,NPF-3-P1,DS6102,DS6104,DSG3060-IQ,SD-RS232-DS6000,MSO5000-BW2T3,DG2000,MSO5000-BND,DSA875-TG,DP800,MSO5102,DS7000-FLEX,MSO4012,MSO8000-AERO,FLEX,MSO4014,MSO5104,CB-RS232-A,SD-DS2000,DS7000-AER,RM-1-DG1000Z,RM-DSG30,RM-2-DG100,MSO5354,DG800-ARB8M,MSO4024,DS7000-FPC,BAT,SD-I2C/SPI-DS4000,MSO4022,RSA3000-BW1,SD-RS232-,MSO8000-PWR,DS6000,VB1040

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