設(shè)置頻譜分析儀的掃頻范圍（Span）和分辨率帶寬（RBW）是優(yōu)化測試結(jié)果的關(guān)鍵步驟，直接影響信號觀測的全面性和細(xì)節(jié)表現(xiàn)。以下是詳細(xì)設(shè)置方法及注意事項(xiàng)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場景說明：
一、掃頻范圍（Span）設(shè)置：定義觀測頻段
作用：Span決定頻譜儀屏幕顯示的頻率范圍，需覆蓋待測信號的全部頻譜成分（包括諧波、雜散等）。
1. 設(shè)置步驟
- 手動(dòng)輸入：
- 按下頻譜儀前面板的 “Span” 或 “Frequency” 鍵。
- 選擇 “Center Frequency”（中心頻率）和 “Span”（跨度），或直接輸入 “Start Frequency”（起始頻率）和 “Stop Frequency”（終止頻率）。
- 輸入數(shù)值后按 “Enter” 確認(rèn)（如設(shè)置中心頻率1GHz，Span 10MHz，則顯示0.995GHz~1.005GHz）。
- 自動(dòng)設(shè)置：
- 按下 “Auto Scale” 或 “Peak Search” 鍵，頻譜儀會(huì)自動(dòng)調(diào)整Span以顯示主要信號（適用于快速定位信號，但可能遺漏次要成分）。
2. 選型原則
- 覆蓋信號帶寬：Span需大于信號帶寬的2倍（如測試20MHz寬帶的LTE信號，Span至少設(shè)為40MHz）。
- 避免過度掃描：Span過大會(huì)降低掃描速度（Sweep Time），增加測試時(shí)間（掃描時(shí)間與Span成正比）。
- 分段掃描：對超寬頻段（如1GHz以上），可分段設(shè)置Span并拼接結(jié)果（需記錄每段中心頻率）。
3. 案例
- 場景：測試Wi-Fi 6信號（頻段5.15GHz~5.35GHz，帶寬80MHz）。
- 設(shè)置：
- 中心頻率：5.25GHz
- Span：200MHz（覆蓋主信號及鄰頻干擾）
- 結(jié)果：屏幕清晰顯示80MHz主信號及兩側(cè)雜散，掃描時(shí)間200ms。
二、分辨率帶寬（RBW）設(shè)置：控制頻率分辨率
作用：RBW決定頻譜儀區(qū)分兩個(gè)相鄰信號的能力（頻率分辨率），同時(shí)影響噪聲基底和掃描速度。
1. 設(shè)置步驟
- 手動(dòng)輸入：
- 按下 “RBW” 或 “Bandwidth” 鍵。
- 直接輸入數(shù)值（如1kHz、10kHz、100kHz）或選擇預(yù)設(shè)值（如“Auto”、“1-3-10”序列）。
- 按下 “Enter” 確認(rèn)（如設(shè)置RBW=10kHz，則頻率分辨率≤10kHz）。
- 自動(dòng)設(shè)置：
- 按下 “Auto RBW” 鍵，頻譜儀根據(jù)Span和信號特性自動(dòng)選擇RBW（通常為Span的1%~10%）。
2. 選型原則
- 頻率分辨率需求：
- 測試窄帶信號（如CW信號）：RBW應(yīng)小于信號帶寬的1/10（如測試1kHz信號，RBW≤100Hz）。
- 測試寬帶信號（如OFDM）：RBW可設(shè)為信號帶寬的1%~5%（如測試100MHz信號，RBW=1MHz）。
- 噪聲基底控制：
- RBW越小，噪聲基底越低（噪聲功率與RBW成正比），但掃描時(shí)間越長（掃描時(shí)間與RBW成反比）。
- 公式：掃描時(shí)間 ≈ k × (Span / RBW2)（k為常數(shù)，取決于濾波器形狀）。
- 避免過采樣：RBW過小會(huì)導(dǎo)致掃描時(shí)間過長（如Span=1GHz，RBW=1Hz時(shí)，掃描時(shí)間可能達(dá)數(shù)小時(shí)）。
3. 案例
- 場景：測試藍(lán)牙信號（頻段2.4GHz，帶寬2MHz，調(diào)制方式GFSK）。
- 設(shè)置：
- RBW=10kHz（滿足頻率分辨率需求，同時(shí)控制掃描時(shí)間）。
- 掃描時(shí)間=50ms（自動(dòng)計(jì)算，平衡速度與精度）。
- 結(jié)果：屏幕清晰顯示2MHz主信號及頻偏特性，噪聲基底-120dBm。
三、Span與RBW的協(xié)同優(yōu)化
1. 典型組合場景
| 測試目標(biāo) | Span設(shè)置 | RBW設(shè)置 | 理由 |
|---|
| 快速定位信號 | 自動(dòng)或大Span（如1GHz） | 自動(dòng)或大RBW（如1MHz） | 縮短掃描時(shí)間，快速捕捉信號存在性。 |
| 精確測量信號帶寬 | 略大于信號帶寬（如1.2×BW） | 小RBW（如信號帶寬的1/10） | 避免頻譜泄漏，準(zhǔn)確測量-3dB帶寬。 |
| 觀測諧波/雜散 | 覆蓋諧波頻段（如2×主頻） | 中等RBW（如10kHz） | 平衡分辨率與掃描速度，捕捉諧波位置。 |
| 測量相位噪聲 | 極小Span（如10kHz） | 極小RBW（如1Hz） | 聚焦載波附近，降低噪聲基底，提高測量靈敏度。 |
2. 動(dòng)態(tài)調(diào)整技巧
- 分級掃描：
- 先用大Span+大RBW快速定位信號。
- 縮小Span至信號頻段，調(diào)整RBW為小值進(jìn)行精細(xì)測量。
- 觸發(fā)掃描：
- 對脈沖信號或突發(fā)信號，啟用 “Trigger” 功能，僅在信號出現(xiàn)時(shí)掃描，避免噪聲干擾。
四、驗(yàn)證與校準(zhǔn)
- 功率校準(zhǔn)：
- 連接已知功率的信號源（如-20dBm CW信號），確認(rèn)頻譜儀顯示功率與信號源一致（誤差≤±0.5dB）。
- 頻率校準(zhǔn)：
- 輸入標(biāo)準(zhǔn)頻率信號（如1GHz），確認(rèn)頻譜儀顯示頻率與信號源一致（誤差≤±1ppm）。
- RBW驗(yàn)證：
- 輸入窄帶信號（如1kHz CW），逐步減小RBW，觀察信號頻譜是否變窄（確認(rèn)分辨率提升）。
五、常見問題與解決
| 問題 | 可能原因 | 解決方案 |
|---|
| 信號頻譜展寬 | RBW過大或?yàn)V波器形狀不佳 | 減小RBW或選擇“Gaussian”濾波器（改善頻譜泄漏）。 |
| 掃描時(shí)間過長 | Span過大或RBW過小 | 適當(dāng)增大RBW或縮小Span，或啟用“Fast Sweep”模式。 |
| 噪聲基底過高 | RBW過大或輸入衰減不足 | 減小RBW或增加輸入衰減（如從0dB調(diào)至10dB）。 |
| 信號顯示不穩(wěn)定 | 觸發(fā)設(shè)置不當(dāng)或信號幅度波動(dòng) | 啟用“Average”模式（如10次平均）或調(diào)整觸發(fā)電平。 |
六、總結(jié)：設(shè)置流程
- 確定測試目標(biāo)：明確需觀測的信號特性（帶寬、諧波、噪聲等）。
- 初步設(shè)置Span：覆蓋信號頻段，避免過度掃描。
- 調(diào)整RBW：根據(jù)分辨率需求選擇合適值，平衡噪聲基底與掃描速度。
- 驗(yàn)證結(jié)果：通過校準(zhǔn)信號確認(rèn)設(shè)置正確性。
- 優(yōu)化調(diào)整：根據(jù)實(shí)際顯示效果微調(diào)Span/RBW（如發(fā)現(xiàn)諧波時(shí)擴(kuò)大Span）。
示例場景：
- 測試5G NR信號（頻段3.5GHz，帶寬100MHz，子載波間隔30kHz）。
- 設(shè)置：
- Span=200MHz（覆蓋主信號及鄰頻干擾）。
- RBW=300kHz（滿足子載波分辨率需求，掃描時(shí)間50ms）。
- 結(jié)果：屏幕清晰顯示100MHz主信號及30kHz子載波結(jié)構(gòu)，噪聲基底-130dBm。
通過系統(tǒng)應(yīng)用上述方法，可高效設(shè)置頻譜分析儀的Span和RBW，確保測試結(jié)果準(zhǔn)確且高效。
