北邮电磁场与电磁波实验频谱分析仪的使用

电磁场与电磁波测量实验实验内容：5.3微波实验单元项目学院：电子工程学院专业：电子信息科学与技术班级：报告撰写人：目录5.3.1频谱分析仪的使用........................................................................31实验目的.......................................................................................32实验设备.......................................................................................33实验原理........................................................................................34实验内容........................................................................................35.实验心得........................................................................................75.3.2衰减器的特性测量........................................................................71.实验目的........................................................................................72.实验仪器........................................................................................73.实验内容及数据处理..................................................................74.实验总结......................................................................................95.3.3定向耦合器特性测量..................................................................101．耦合度测量...............................................................................102.插入损耗测量..............................................................................103．定向耦合器的隔离度测量........................................................114.幅频特性测量..............................................................................125.实验总结：..................................................................................125.3.4滤波器的特性及其测量...............................................................131.实验内容及步骤.........................................................................13实验数据及分析：..........................................................................143实验总结.....................................................................................145.3.1频谱分析仪的使用1实验目的1.了解频谱分析仪的工作原理，熟悉它的使用方法2.了解微波信号发生器的使用方法2实验设备1.频谱分析仪2.微波信号发生器3实验原理频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。输入信号经衰减器直接外加到混波器，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作线性变化的振荡频率，经混波器与输入信号混波降频后的中频信号（IF）再放大，滤波与检波传送到CRT的垂直方向板，因此在CRT的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系。较低的RBW固然有助於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，将增加杂讯底层值（NoiseFloor），降低量测灵敏度，对于侦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。4实验内容单载波信号的频谱测量(1)实验操作步骤:1.按照下图连接测试微波信号发生器频谱分析仪2.设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（900MHz、10dBm）3.设置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置合适的扫描带宽，适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置。4.用峰值搜索功能测量信号的频率和电平，测试数据记录到表4.1中5.用差值光标功能测量信号和噪声的相对电平（信噪比），同时记录频谱分析仪的分辨率和带宽设置(2)实验数据记录表4.1频率设置（MHz）850MHz900MHz950MHz电平设置（dBm）-10dBm-15dBm-20dBm实测频率（MHz）848.498895.232950.055实测电平（dBm）-10.13-14.12-22.26信噪比（dB/RBW）-19.08-14.50-10.21带载波信号的杂散测量(1)实验操作步骤1.设置微波信号发生器输出制定频率和功率的正弦波（850MHz、-20dBm）2.设置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置合适的扫描带宽，适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置。3.用频谱分析仪测量输出信号的频率和电平，测试数据记录到表4.2中4.增加频谱分析仪的扫描带宽，如100MHz,用手动设置功能适当减小频谱分析仪的分辨率带宽，观察频谱图的变化，直到观测到杂散信号为止。5．在频谱图中确定最大杂散信号，用差值光标功能测量信号和最大杂散信号的相对电平（杂散抑制度）(2)实验数据记录表4.2信号频率（MHz）信号电平（dBm）杂散抑制度（dB）850-10.1320.56900-15.9213.98950-22.266.11(3)实验数据分析杂散信号产生原因：过度激励分析仪的输入可能会导致杂散信号。相位噪声测量(1)实验操作步骤1.设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（850MHz、-10dBm）2.设置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置扫描带宽为50KHz，设置合适的分辨率带宽和视频带宽，适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置2.用峰值搜索功能测量信号的频率和电平，测试数据记录到表4.3中3.用差值光标和噪声光标功能测量偏离信号10KHz的相位噪声，测试数据记录到表4.3中4.将扫描带宽设置为500KHz，设置合适的分辨率带宽和扫描带宽，利用同样的方法测量偏离信号100KHz的相位噪声，测试数据记录到表4.3中5.改变输出频率，重复以上测量，测试数据记录到表4.3中(2)实验数据记录表4.3信号频率（MHz）信号电平（dBm）相位噪声（dB/Hz）偏离10KHz偏离100KHz850-10.13-93.78-37.70900-15.92-39.02-38.72950-22.26-42.56-40.95幅频特性的测量（1）实验操作步骤1设置微波信号发生器输出指定频率和功率大单载波信号（如850MHz／－20dBm）。2设置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置合适的扫描带宽（如100MHz），适当调整参考电平，使频谱图显示在合适的位置。3设置频谱分析仪的轨迹为最大值保持功能。4按照一定的步进（如0.1MHz），用手动旋钮（或自动扫频）在指定的频率范围内（如830MHz～870MHz）调整微波信号发生器的输出频率，观测频谱分析仪显示的幅频特性曲线。5用峰值搜索功能测量输出信号在指定频带内的最高电平，测试数据记录到表格中。6用差值光标功能测量输出信号在指定频带内的幅频特性，测试数据记录到表格中。7改变测试频率范围，重复以上测量，记录数据到表格中。幅频特性的测量频率范围／MHz最高点频／dBm幅频特性／（dB／带宽）850±20－20.971.3/40=0.0325900±20-20.881.1/40=0.0275950±20-23.362.62/40=0.06555.实验心得本次实验时对频谱分析仪的使用，由于频谱分析仪我们在之前的相关课程的实验已经使用过，堆频谱分析仪的使用已经较为熟练，因此本次实验做的较为轻松。实验过程中我们不仅更加熟练掌握了频谱分析仪的使用，还了解了关于频谱分析仪的特性，使得优化了我们的使用。为保证对信号进行精确，测量前应开机预热三十分钟。频谱仪最基本的作用就是发现和测量信号的幅度。频谱仪可以以图示化的方式显示设定频率范围内的射频信号，信号越强，频谱仪显示的幅度也越大。5.3.2衰减器的特性测量1.实验目的（1）熟练掌握频谱分析仪的使用（2）了解衰减器对微波信号的衰减机理以及相关特性。2.实验仪器微波信号发生器、衰减器（10db），频谱分析仪3.实验内容及数据处理以下实验按照图1连接测试。1.衰减器的测量（1）设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如850MHz、-10dBm和-20dBm）。（2）将输入输出电缆短接。用频谱分析仪测量衰减器的输入信号电平，测试数据记录到表格1中。（3）接入被测衰减器。用频谱分析仪测量衰减器的输出信号电平，计算衰减器的衰减量以及与标称值得误差，测试数据记录到表格1中。（4）改变微波信号发生器的输出频率，重复以上测量，测试数据记录到表格1中标称值（10dBm）测试频率（MHz）输入信号电平（dBm）输出信号电平（dBm）衰减量（dBm）标称误差（dB）850-20.05-30.5810.530.53900-21.11-31.5810.470.47950-22.26-32.509.240.24表1衰减器的衰减量测量分析：因为我们本次实验并没有对应的衰减器，因此使用的衰减器是PIN衰减器，上面标明的衰减量为=10dB,而实际上要求用的衰减器其衰减量为10dB，因此在计算标称误差的时候，是以标准衰减量10dB来计算的。相应的数据计算过程如下：850MHz:衰减量=-120.05-（-30.58）=10.53；标称误差=10.53-10=0.53；误差率5.3%900MHz:衰减量=-21.11-(-31.58)=1047；标称误差=10.47-10=0.47；误差率4.7%950MHz:衰减量=-22.26-(-32.50)=10.24；标称误差=10.24-10=0.24。误差率2.4%可见：误差在允许的范围内可以被接受。2.幅频特性测量（1）设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如850MHz、-20dBm）。（2）将输入和输出电缆短接。用频谱分析仪测量并记录