【经验】如何使用频谱仪测试小信号?

时间： 2022-06-28 来源：世强

技术问答

频谱仪是无线工程师日常工具之一，随着万物物联的发展，无线技术已经进入到了电子产品的各个方案，大至传统的基站和手机，小到一个监控和消费传感器，很多都已经是无线连接的了。越来越多的非无线射频专业工程师，也需要进行无线测试，这里必须要用到的工具就是频谱仪。

一般来说说，频谱仪、信号源、网分是无线测试三件套基础工具，高端一点的频谱仪也叫矢量信号分析仪，具备分析频谱和基带信号。根据频率不同，大致有3.0GHz, 7.5GHz, 13.6GHz,甚至26.5 GHz以上。根据分析基带带宽不同，windows系统的矢量信号分析仪有10M~1000MHz不等基带分析能力。频谱仪主要用于检测发射功率、发射频率、占用带宽、邻带干扰以及基带内基带分析仪等等。

频谱仪测试射频信号的过程中，如果信号比较强，我们可以通过宽带扫描来找到信号，测试其功率，频率，带宽等等，但是如果信号非常弱，比较难测试到微弱的小信号，就容易忽略掉。今天我们使用安捷伦科技（现在是德科技）的频谱仪来进行一个2.4G微小信号的测试，测试信号目标比较微弱，并且信号通过天线耦合，信号变得非常的小，发射的信噪比进一步下降。此时我们就不能通过宽带扫描来找打信号，因为扫描来带宽SPAN太宽的话，滤波器也会最大宽度的开启，保证合理的扫描时间，大宽度开启滤波器会带来大量的噪声进入频谱仪，导致频谱仪的底噪就达到了-60~-70dBm，只能看到信噪比很小的两个频点，如果信号功率再低一点，或者频谱仪性能再差一点，信号就会被噪声淹没。

怎么样进行小信号的测试呢？这时KEYSIGHT就需要对信号进行“放大”。这里的放大不是使用外部放大器放大信号，而是对频谱仪的内部进行一些列操作，使得信号的信噪比更好，能看到信号更多的细节。首先我们按下频谱仪的幅度设置按钮“Amplitude”，简称“AMPTD ”，我们能看到频谱仪默认加入了10dB的衰减器，保护仪器不受大功率信号的损害。因为测试信号非常小，我们需要去掉衰减，这里设置衰减器=0。因为去掉了衰减，频谱仪的本底噪声一般可以减小约5-8dB。

其次同样在幅度设置菜单中，翻页找到前置放大器“Pre Amplifier”简称“PA”选项，开启前置放大器，设置为ON。前置放大器可以把进入频谱仪的微小信号放大约20dB，信噪比的提高约15dB，也就是频谱仪的底噪降低了约15dB。这样操作后，频谱仪整体的本底噪声降低了约20dB，为了保证比较好的显示位置我们可以适当调整幅度设置菜单里面的顶部参考电平，设置为-30~ -40 dB，保证信号显示到屏幕中间。

此时信噪比提高到了约20dB，我们可以看到信号更好的细节。针对已经显示的信号，我们还可以继续调节频谱仪，对信号进行更加精细的观察。我们可以通过peak search把信号找到，并PK to CF移动到屏幕中间位置，按下SPAN按钮，逐步减小SPAN带宽，减小到接近信号的带宽，我们就可以看到更加清晰的频谱波形。这时还可以调整BW分辨率带宽，慢慢减小，可以看到更加清晰的波形，但是减小BW会导致扫描时间过长，需要设置合适的值，保证波形扫描时间不会太慢。

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