频谱分析仪的关键性能指标有哪些？

频谱分析仪的关键性能指标

频谱分析仪是一种用于测量和显示信号频谱的仪器，广泛应用于通信、雷达、电子战、电磁兼容性（EMC）等领域。选择适合的频谱分析仪需要考虑多个关键性能指标，这些指标对测量精度和效果有直接影响。以下是一些重要的性能指标及其详细解释：

1. 频率范围

频率范围指的是频谱分析仪能够检测到的最低和最高频率。这个范围决定了仪器的适用场景。

• 示例: 一款频率范围为9 kHz - 26.5 GHz的频谱分析仪适用于从低频音频信号到高频微波信号的测量。

2. 分辨带宽（RBW）

分辨带宽（Resolution Bandwidth, RBW）是频谱分析仪在频域中分辨两个相邻信号的能力。较小的RBW可以更好地分辨相邻的窄带信号，但会增加测量时间。

• 示例: 在测量一个频率接近的干扰源时，较小的RBW（如10 Hz）可以更清晰地分辨出两个独立的信号。

3. 视频带宽（VBW）

视频带宽（Video Bandwidth, VBW）是对检测后的信号进行滤波处理的带宽。VBW影响信号显示的平滑度，较大的VBW使信号响应快但噪声多，而较小的VBW使信号响应慢但噪声少。

• 示例: 在观察快速变化的信号时，可以选择较大的VBW（如100 kHz）；而在需要平滑显示时，选择较小的VBW（如10 Hz）。

4. 动态范围

动态范围是指频谱分析仪能够同时测量的最大和最小信号之间的幅度差。它包括本底噪声水平和最大可测量信号电平。

• 示例: 如果一款频谱分析仪的动态范围为120 dBm，那么它可以测量从-150 dBm（假设为本底噪声）到-30 dBm的信号。

5. 显示平均噪声电平（DANL）

显示平均噪声电平（Displayed Average Noise Level, DANL）是频谱分析仪在没有输入信号时显示的本底噪声电平。较低的DANL表示仪器具有较好的噪声性能。

• 示例: 一款频谱分析仪的DANL为-165 dBm，表示其在无信号输入时的本底噪声水平很低，适合检测微弱信号。

6. 相位噪声

相位噪声是频谱分析仪自身振荡器产生的随机相位抖动，它影响测量的准确性，特别是在检测微弱信号或频率非常接近的信号时。

• 示例: 假设频谱分析仪在偏移10 kHz处的相位噪声为-110 dBc/Hz，表示在该偏移频率处的噪声功率密度比载波功率低110 dB。

7. 扫描速度

扫描速度是频谱分析仪在指定频率范围内完成一次扫描所需的时间。较快的扫描速度使得仪器能够迅速捕捉和显示信号，适合实时监测。

• 示例: 对于监测瞬态事件或快速变化的信号，扫描速度较快的频谱分析仪（如实时频谱仪）更为理想。

8. 平坦度

平坦度是频谱分析仪在整个频率范围内的响应一致性。较好的平坦度确保在不同频率下的测量结果一致。

• 示例: 频谱分析仪在1 MHz到10 GHz范围内的平坦度为±1 dB，表示在这一范围内测量的信号强度误差不超过1 dB。

9. 失真

失真是由频谱分析仪内部非线性元件引起的信号混频效应。包括二次谐波截断点（SHI）、三阶交调截断点（TOI）、1 dB 增益压缩（P1dB），较低的失真表示仪器具有较好的线性性能，能够更准确地测量信号。

• 示例: 在测量两路信号的交调产品时，如果频谱分析仪的三阶互调失真为10 dBm，则表示其内部非线性效应较小。

示例：选购频谱分析仪

假设我们需要购买一台频谱分析仪用于无线通信设备的研发，以普源RSA5065N为例：

普源RSA5065N

该款频谱仪同时配备扫频和实时模式，最高测试频率可达6.5GHz；分辨率和视频带宽低至1Hz，更容易分辨频率相近信号以及平滑显示迹线；显示平均噪声电平低至-165dbm，相位噪声低至-108dBc/Hz@10kHz，具有优良的噪声性能；在实时模式下，100% POI时的最短信号持续时间为7.45us；除此之外，还具有矢量网络分析模式（VNA），可选矢量信号分析应用软件（VSA）及EMI测量应用软件（EMI）等丰富功能。

总之，频谱分析仪的这些关键性能指标直接影响到其在实际应用中的表现。选购和使用频谱分析仪时，应根据具体的测量需求综合考虑这些性能指标，以确保能够获得准确、可靠的测量结果。