北邮电磁场与电磁波实验频谱分析仪的使用Word下载.docx
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频率设置（MHz）
850MHz
900MHz
950MHz
电平设置（dBm）
-10dBm
-15dBm
-20dBm
实测频率（MHz）
848.498
895.232
950.055
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
20.56
900
-15.92
13.98
950
6.11
（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.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
相位噪声（dB/Hz）
偏离10KHz
偏离100KHz
-93.78
-37.70
-39.02
-38.72
-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）在指定的频率围（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的幅频特性，测试数据记录到表格中。
7改变测试频率围，重复以上测量，记录数据到表格中。
频率围／MHz
最高点频／dBm
幅频特性／（dB／带宽）
850±
20
－20.97
1.3/40=0.0325
900±
-20.88
1.1/40=0.0275
950±
-23.36
2.62/40=0.0655
5.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围的射频信号，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）
-20.05
-30.58
10.53
0.53
-21.11
-31.58
10.47
0.47
-22.26
-32.50
9.24
0.24
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：
误差在允许的围可以被接受。
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衰减器的输入信号电平。
设置频谱分析仪的中心频率为指定频率（如850MHZ），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。
（4）设置频谱分析仪的轨迹为最大保持功能（Trace->
TracetypeMaxhold）.
（5）按照一定的步进（如0.1MHZ），用手动旋钮在指定的频率围（如830~870MHZ），调整微波信号发生器的输出频率,在频谱分析仪上显示幅频特性曲线。
（6）根据频谱分析仪显示的幅频特性曲线，测量并计算衰减器在指定频带的最小衰减和幅频特性，测试数据记录到表2中。
频率围（MHz）
最小衰减量
幅频特性（dBp—p/带宽）
830~870
-50.63
0.38/40=0.095
880~920
-52.65
0.34/40=0.0085
930~970
-54.40
0.31/40=0.0075
表2衰减器的幅频特性测量
4.实验总结
在本次实验里，我们主要是通过实验来了解衰减器的特性，实验多加了一个衰减器，主要还是通过频谱分析仪来看我们调出信号经过衰减器的数据特点。
实验时频谱仪的数值跳变幅度较大，速度也快，我们需要采取许多相应的措施来稳定频谱分析仪，如减小周围环境影响，更换噪声较小的连接线等等。
5.3.3定向耦合器特性测量
1．耦合度测量
（1）按照下图连接测试系统：
（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；
（3）将输入和输出电缆短接，用频谱分析仪测量定向耦合器输入端口的输入电平信号，记录测试数据；
（4）接入被测定向耦合器，用频谱分析仪测量定向耦合器耦合端口的输出信号电平，计算定向耦合器的耦合度，记录数据；
（5）改变测试频率，重复以上操作。
端口1输入功率（dBm）
-21.11
端口3输入功率（dBm）
-30.74
-31.42
-32.48
耦合度（dB）
10.69
10.31
10.22
设端口1输入功率为P1,端口3输入功率为P3，则耦合度L应该为L=P1/P3;
转换为dB值即为L（dB）=10lgL=10lgP1-10lgP3。
根据推导出来的公式和测量数据，可以计算相应的耦合度为：
30.74-20.05=10.69；
900MHz:
31.42-21.11=10.31；
32.48-22.26=10.22；
2.插入损耗测量
（1）按照如图所示连接测试系统：
（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；
（3）将输入和输出电缆短接，用频谱分析仪测量定向耦合器输入端口的输入信号电平，记录测试数据；
（4）接入被测定向耦合器，用频谱分析仪测量定向耦合器输出端口的输出信号电平，计算定向耦合器额插入损耗和传输损耗，记录数据；
（5）改变测试频率，重复以上操作。
耦合度（dB）/耦合损耗（dB）
端口2输入功率（dBm）
-54.42
-55.28
-57.47
插入损耗（dB）
34.37
34.17
35.20
传输损耗（dB）
23.68
20.96
24.99
设端口1输入功率为P1,端口2输入功率为P2，则插入损耗IL应为：
IL=-10lgP2/P1=-10lgP2+10lgP1。
则相应的插入损耗计算如下：
850MHz：
54.42-20.05=34.37;
900MHz：
55.28-21.11=34.17；
950MHz：
57.46-22.26=35.20；
传输损耗TL应该为：
TL=-10lgP3/P2=10lgP2-10lgP3。
则相应的传输损耗计算如下：
54.52-30.74=23.68;
55.28-31.42=20.96；
57.47-32.48=24.99；
3．定向耦合器的隔离度测量
（1）按照下图连接测试系统：
（3）将输入和输出电缆短接，用频谱分析仪测量并记录定向耦合端口的输入信号电平，记录测量数据；
（4）接入被测定向耦合器，用频谱分析仪测量定向耦合器输出端口的输出信号电平，计算端口隔离度，记录测量数据；
耦合端口3输入功率（dBm）
输入端口2输出功率（dBm）
-37.43
-38.40
-37.61
2、3端口隔离度（dB）
17.38
17.29
15.35
隔离度的计算公式如下：
D=10lgP3/P2=10lgP3-10lgP2;
因此相应频率的隔离度的计算如下：
37.43-20.05=17.38；
38.40-21.11=17.29；
37.61-22.26=15.35；
4.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；
（2）将输入和输出电缆短接，用频谱分析仪测量并记录衰减器的输入信号电平；
（3）接入被测定向耦合器，设置频谱分析引的中心频率为指定频率，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）设置频谱分析仪的轨迹为最大值保持功能；
（5）按照一定的步进，用手动旋钮在指定的频率围调整微波信号发生器的输出频率，在频谱分析仪上显示出幅频特性曲线；
（6）根据频谱分析仪显示的幅频特性曲线，测量并计算衰减器在指定频带的耦合度的最小值和幅频特性，记录测量数据。
输入功率（dBm）
最高功率（dBm）
耦合度最小值（dBm）
幅频特性（dBp-p/带宽）
-33.73
-53.78
0.69/40=0.01725
-32.80
-53.91
0.57/40=0.01425
-33.07
-55.33
5.实验总结：
这次实验的项目比较多，要测量的数据也比较多，但是都比较简单，关键的就是要能够熟练的运用频谱分析仪，因为基本上所有的测量都要依靠频谱分析仪来进行测量。
本次实验主要考验了我们对微波器件的理解，将理论向实践的转换。
同时本次实验锻炼了我们对数据处理的能力，更加深入了解了衰减器的特性。
5.3.4滤波器的特性及其测量
1.实验容及步骤
传输特性的测量
按照图1所示连接测试系统
图1滤波器的传输特性测量
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）.
将输入和输出电缆短接。
用频谱分析仪测量衰减器的输入信号电平。
接入被测滤波器。
设置频谱分析仪的中心频率为指定频率（如880MHz），设置合适的扫描带宽（如80MHz），适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置。
按照一定的步进（如1MHz），用手动旋钮在指定的频率围（如840~920MHz）调整微波信号发生器的输出频率，在频谱分析仪上观察扫描带宽是否合适，根据观测结果适当调整频谱分析仪的扫描线。
设置频谱分析仪的轨迹为最大值保持功能（Trace—TraceType—MaxHold）。
按照一定的步进（如0.1MHz），用手动旋钮在指定的频率围（如830~870MHz）调整微波信号发生器的输出频率，在频谱分析仪上观察扫描带宽是否合适，根据观测结果适当调整频谱分析仪的扫描线。
根据频谱分析仪显示的幅频特性曲线，测量并计算滤波器的中心频率、3db带宽、插入损耗、带波动。
裙带带宽、带外抑制度等指标，测量数据记录在数据表格中。
将滤波器的输入和输出端口互换、重复上述测量。
观察幅频特性曲线的变化并进行分析。
下图为带通滤波器的幅频特性曲线
图2带通滤波器的幅频特性曲线
实验数据及分析：
中心频率（MHz）
3dB带宽（MHz）
带波动（dBp-p）
裙带带宽（MHz）
带外抑制度（dB）
877.75
53.25
23.15
3.78
104
26.87
877.23
52.25
23.13
1.85
99
27.21
3实验总结
经过本次实验我们组更加熟悉了滤波器的特性，同时也能够更好的使用频谱分析仪，在理论知识得到巩固的同时增长了动手的能力，让我们受益匪浅。
同时在实验中我们克服了很多困难，共同合作，相互帮助，让我们对微波器件有了更加深入的了解。
其实本次实验对我们来说还是相对较为简单的，很快就将数据测出来了，但是做完实验还没有完，对实验容和数据进行更深入的探讨才是真正了解了实验，因此每一次写实验报告都让我受益匪浅。
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