频谱分析仪使用方法
1 说明
频谱分析仪是测量信号频谱特性的仪器，本公司使用的均为外差式频谱仪，用于测量周期性的信号以及其他杂散信号的频谱，此类的频谱仪使用方法基本相同。本文件以HP 8591E为主要介绍对象进行说明。HP8591E有不同的系列，其中001系列（75欧姆端口），我们也在使用。
频谱分析仪可以用来分析信号成分、信号失真度、信号衰减量、电子系统增益等特性。文件主要用于指导测试人员正确使用频谱分析仪器测试系统输出电平，C/CNR, C/CTB ,C/CSO等指标。文章中的加框文字为仪器的按键。
2 概述
测试人员使用仪器时，可以通过直接调用工程师设置好的程序，来测量各个参数。使用仪器时主要用到以下功能键：（按键解释为按键按下时的默认选项）

Frequency: 可以用来设置待测的中心频率。
另外此键下还可以设置起止频率，设置Step值后，可以通过STEP按钮按所需要求步进中心频率
Span:设置横轴范围，即所需观察频率宽度。
Amplitude: 设置纵轴范围，所测信号最大幅值（Reference Level）。
Mark:调出mark点，通过旋钮或输入数值移动mark点。
Peak Search:移动mark点至观察范围内幅值最大处。
Mark->：mark点不动通过改变其他设置（移动整个图形），改变观察视角。通常使用Mark reference：改变reference到mark点所在幅度值。
Recall:通过internal-state调出保存的测试程序。
3 主要应用
3.1信号电平测量
Recall调出电平测试程序。频谱仪直接连接到信号输出端，Frequency 输入待测频率，
peak search→Mark→→mark reference，如图，即可读出电平值，单位dBmV。
仪器设置：
SPAN: 2MHz
RBW: 30 KHz
VBW: 100Hz
ATTEN: AUTO

3.2 CNR测量
载噪比是指指图像载波电平有效值与规定带宽内系统噪声电平均方根值之比。用dB表示（我国规定的噪声带宽BW=5.75MHz）。CNR测量连接如图，图中的滤波器和衰减器为可选器件，是为了改变进入频谱仪信号功率。（使得频谱仪的衰减ATTEN设置为0时，能够正常测试信号）

图1 CNR/CSO/CTB测试连接图
RECALL调出CNR测试程序，Frequency 输入待测频率，
peak search→Mark→→mark reference，Mark→△或delay，调整旋钮使新mark点到波形谷底，如图，得CNR1。
进行修正计算，结果计算：
CNR＝CNR1-14 + 底噪声修正（参考修正表）
此时需要进行噪声跌落测量，详细步骤见3.5
仪器设置：
SPAN: 10MHz
RBW: 300 KHz
VBW: 100Hz
ATTEN: 0dB

修正说明：
1） 带宽修正系数应按下式计算：
C1=10×log（B1/B2）＝ 12.8dB
式中：B1——规定的噪声带宽（对于PAL-D为5.75MHz）
　　　B2——频谱仪设置的分辨带宽（300KHz）
2） 对数检波瑞利噪声： C2=+2.5dB
3） 中频等效噪声带宽差异修正系数C3，通常参考仪器下降3dB处的带宽， C3 = -0.52dB
4） 被测噪声与频谱分析仪底噪声相差小于10dB时的修正系数C4。 如表修正
C/N＝（C/N）未修正 - (C1+C2+C3+C4)
＝（C/N）未修正 – (14.78+C4)

3.3 C/CSO测量
载波组合二阶差拍比的测量。测试连接同CNR测量一样，见图１。
RECALL调出CSO测试程序，Frequency 输入待测频率，peak search→Mark→→mark reference，Mark→△或delay，调整旋钮使新mark点到CSO处（距被测频率0.25MHz或1.25MHz处），如图，再进行底噪声修正。

仪器设置：
SPAN: 2MHz
RBW: 30 KHz
VBW: 100Hz
ATTEN: AUTO
IMD2测试方法同此。

3.4 C/CTB测量
载波组合三阶差拍比的测量。测试连接同CNR测量一样，见图１。
RECALL调出CTB测试程序，Frequency 输入待测频率，peak search→Mark→→mark reference，Mark→△或delay，关掉被测通道的信号，在被测频率±15kHz附近找到三阶差拍产物，如图。得到未修正的C/CTB，最后进行底噪声修正，计算出CTB指标。
仪器设置：
SPAN: 1.5MHz
RBW: 30 KHz
VBW: 10Hz
ATTEN: AUTO


3.5 底噪声修正方法
测试时，将Mark点移到底噪声处，Mark→△，移除被测系统，得到跌落噪声，如图为测试CSO时测量其底噪声

noise drop correct noise drop correct
0.5 -9.64 5.5 -1.44
1 -6.87 6 -1.26
1.5 -5.35 6.5 -1.10
2 -4.33 7 -0.97
2.5 -3.59 7.5 -0.85
3 -3.02 8 -0.75
3.5 -2.57 8.5 -0.66
4 -2.20 9 -0.58
4.5 -1.90 9.5 -0.52
5 -1.65 10 -0.46










4频谱网络分析使用方法
对于HP 8591E 001和011系列，可以用作网络分析仪使用。使用方法如下：
Recall 调出程序。Amplitude→Scale Log Lin: 更改纵轴每个格的dB数。
TRACE→(2page)→NORMLIZE POSITION:更改波形位置
使用时应注意在开机后用直通检查一下波形是否平直，否则需要校准。
仪器设置：
测量不同的产品需要不同的频段设置，每次更改设置后应用直通连接器（F头）校准频响，用短路子校准反射损耗：
AUXCTRL→TRACK GEN→ SRC PWR ON: 打开RFOUT，使用网络分析仪功能；此后，更改SRC ATN MAN AUTO,一般要大于10dB获得较小的纹波；通过SRC PWR输入射频输出功率；更改MAN TRK ADJUST 得到准确的幅值
当设置不正确时会出现TG UNLVL表明设置不适于仪器的测试。
TRACE (trace A 已经选择) →TRACE B:CLEAR WRITE B→ BLANKB- (PAGE2) NORMLIZE ON,然后设置NORMLIZE POSITION, 确定波形位置。
另通过更改SWP CPLG SR SA可以改变扫描速度。


注：经过正确校准的频谱仪器才能准确稳定的测量信号，所以确保仪器经过了校准，是否有另附要求，如：开机后必须CAL→(Page 4)→AMP COR→AMPCOR ON。并且仪器的线缆接头不允许自行更换。

产品测试指标

输出电平（47.525MHz） CNR CSO CTB 测试条件
ODN1315 49-50dBmV >52 >65 >65 RX良好，LTM13，omI=3.5% 77ch 22dBmv/ch RFIN
RX 18±0.5dBmV >65 －1dB光入（0.8V）
ODNRT 0/3dB±0.3dB光出 >47 >50 OMI=6%±0.5 10dBRFin
RPQRM 40±1dBmV >48 >52 -2dB光入, MAG
gain=14 ATT=0
AGC3 40dBmV >58 >65 >70 25dBmVRFin, MGC
MAC=30 SLP=01

产品各指标的测试都是对系统的测试。如RX的测试需要一个ODN1315-BOAT，BOAT的性能会影响测试结果。所以产品的测试必须保证测试系统中的发射机和接收机均工作正常，以及设置正确，如发射机的通道数（77），OMI，信号源的输出平坦度和大小。



5 频谱仪原理和基本特点
频谱仪的基本原理如下图：

影响频谱仪响应的主要是滤波器的频宽。
解析频宽(RBW, Resolution Bandwidth)：RBW代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低频宽差异，两个不同频率的信号频宽如低于频谱分析仪的RBW，此时该两信号将重叠，难以分辨，较低的RBW固然有助于不同频率信号的分辨与量测，低的RBW将滤除较高频率的信号成份，导致信号显示时产生失真，失真值与设定的RBW密切相关，较高的 RBW固然有助於宽频带信号的侦测，但将增加杂讯底层值(Noise Floor)，降低测量灵敏度，对于检测低强度的信号易产生阻碍，因此适当的RBW宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。
视频带宽(VBW，Video Bandwidth)：可以用来平滑噪声，但将增加扫描时间。
使用仪器时我们还应注意仪器的最大允许输入信号功率，HP 8591E的最大允许输入电平是72dBmV，若以77通道为例，总功率＝每个通道的功率＋10×Log10通道数77，单个通道数最大为53dBmV。
测量CNR时衰减必须设置为0，避免频谱仪内部引入过多噪声。