频谱分析仪的使用

    在维修手机不入网时，经常需要测量13mhz信号。一般情况下，可以用示波器判断13mhz电路信号的存在与否，以及信号的幅度是否正常，然而，却无法利用示波器确定13mhz电路信号的频率是否正常，用频率计可以确定13mhz电路信号的有无，以及信号的频率是否准确，但却无法用频率计判断信号的幅度是否正常。然而，使用频谱分析仪可迎刃而解，因为频谱分析仪既可检查信号的有无，又可判断信号的频率是否准确，还可以判断信号的幅度是否正常。同时它还可以判断信号，特别是vco信号是否纯净。可见频谱分析仪在手机维修过程中是十分重要的。
    另外，数字手机的接收机、发射机电路在待机状态下是间隙工作的，所以在待机状态下，频率计很难测到射频电路中的信号，对于这一点，应用频谱分析仪不难做到。

一、使用前须知
    在使用频谱分析仪之前，有必要了解一下分贝(db)和分贝毫瓦(dbm)的基本概念，下面作一简要介绍。
1．分贝(db)
分贝是增益的一种电量单位，常用来表示放大器的放大能力、衰减量等，表示的是一个相对量，分贝对功率、电压、电流的定义如下：
分贝数：101g(db)  
分贝数=201g(db)
分贝数=201g(db)
例如：a功率比b功率大一倍，那么，101ga／b=10182’3db，也就是说，a功率比b功率大3db，
2．分贝毫瓦(dbm)  
分贝毫瓦(dbm)是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：
分贝毫瓦=101g(dbm)
例如，如果发射功率为lmw，则按dbm进行折算后应为：101glmw／1mw=0dbm。如果发射功率为40mw，则10g40w／1mw--46dbm。

二、频谱分析仪介绍
    生产频谱分析仪的厂家不多。我们通常所知的频谱分析仪有惠普(现在惠普的测试设备分离出来，为安捷伦)、马可尼、惠美以及国产的安泰信。相比之下，惠普的频谱分析仪性能 好，但其价格也相当可观，早期惠美的5010频谱分析仪比较便宜，国产的安泰5010频谱分析仪的功能与惠美的5010差不多，其价格却便宜得多。
下面以国产安泰5010频谱分析仪为例进行介绍。  
1．性能特点
    at5010 低能测到2.24uv，即是-100dbm。一般示波器在lmv，频率计要在20mv以上，跟频谱仪比相差10000倍。如用频率计测频率时，有的频率点测量很难，有的频率点测 不准，频率数字显示不稳定，甚至测不出来。这主要足频率计灵敏度问题，即信号低于20mv频率计就无能为力了，如用示波器测量时，信号5％失真示波器看不出来，在频谱仪上万分之一的失真都能看出来。
但需注意的是，频谱仪测量的是高频信号，其高灵敏度也就决定了，要注意被测信号的幅度范围，以免损坏高频头，在2.24uv-1v之间，超过其范围应另加相应的衰减器。  
    at5010频谱分析仪频率范围在0.15～1000mhz(1g)，其系列还有3g、8g、12g等产品。
at5010频谱分析仪可同时测量多种(理论上是无数个)频率及幅度，y轴表示幅度，x轴表示频率，因此能直观的对信号的组成进行频率幅度和信号比较，这种多对比件的测量，示波器和频率计是无法完成的。  
2．性能指标
(1)频率  
频率范围：0．15—1050mhz  
中心频率显示精度：士lookhz
频率显示分辨率：lookhz  
扫频宽度：100khz／格—100mhz／格  
中频带宽(一3db)：400khz和20khz
扫描速度：43hz
(2)幅度  
幅度范围：一100～+13dbm
屏幕显示范围：80dbm(10db／格)
参考电平：一27-13dbm(每级10db)
参考电平精度：±2dd
平均噪声电平：一99dbm  
(3)输入。
输入阻抗：50n
插座：bnc    
衰减器：0~40db
输入衰减精度：±1ddm
大输入电平：+10dbm、+25v(dc)
3．安泰5010频谱分析仪功能介绍
安泰5010频谱分析仪面板功能示意图如图4-4所示。

(1)聚焦旋钮(focjs)：用于光点锐度调节。  
(2)亮度调节旋钮(1ntens)：用于光点亮暗调节。
(3)电源开关(power)：被按下后，频谱分析仪开始工作。
(4)轨迹旋钮(tr)：即使有磁性(铍膜合金)屏蔽，地球磁场对水平扫描线的影响仍不可能避免。通过轨迹旋钮内装的一个电位器来调整轨迹；使水平扫描线与水平刻度线基本对齐。
(5)标记按钮(onoff)：当标记按钮置于off(断)位置时，中心频率(cf)指示器发亮，此时显示器读出的是中心频率，当此开关在on(通)位置时，标记(mk)指示器发亮，此时显示器读出的是标记的频率，该标记在屏幕上是一个尖峰。  
(6)标记旋钮(marker)：用于调节标记频率。
(7)led指标灯：闪亮时表示幅度值不正确。这是由于扫频宽度和中频滤波器设置不当而造成幅度降低所致。这种情况可能出现在扫频范围过大时(相对于中频带宽(20khz)，或视频滤波器带宽(4khz))，若要正确测量，可以不用视频滤波器或者减小扫频宽度。
(8)中心频率粗／细调(centferq和fine两个旋钮)：两旋钮均用于调节中心频率。中心频率是指显示在屏幕水平中心处的频率。
(9)中频带宽选择(400khz、20khz)：选在20khz带宽时，噪声电平降低，选择性提高，能分隔开频率更近的谱线。此时，若扫频宽度过宽，则由于需要更长的扫描时间，从而造成信号过渡过程中信号幅度降低，使测量不正确。此时“校准失效”led发亮即表明这一点。
(10)视频滤波器选择(videofilter)：可用来降低屏幕上的噪声，它使得正常情况下，平均噪声电平刚好高出其信号(小信号)谱线，以便于观察。该滤波器带宽是4khz。
(11)y移位调节(y-pos)：调节射速垂直方向移动。
(12)bnc 5011输入端口(1nput 5011)：在不用输入衰减时，不允许超出的 大允许输入电压为+25v(dc)和十10dbm(ac)。当加上40db 大输入衰减时， 大输入电压为+20dbm。
(13)衰减器按钮：输入衰减器包括有4个10db衰减器，在信号进入第一混频器之前，利用衰减器按钮可降低信号幅度。按键压下时衰减器接人。
在连接任何信号到输入端之前，先选择设置为 高衰减量(4x10db)和 高可用频宽(扫频宽度100mhz／格)，若此时将中心频率调在500mhz，则在 大可测和显示频率范围内检测出任意谱线。当衰减减小时，基线向上移动，则可指出在 大可显示频率范围(例如1200mhz)之外信号幅度有溢出。
(14)扫频宽度选择按键(scanwidth)：用来调节水平轴的每格扫频宽度。用u按键来增加每格频宽，用t按键来减少每格频宽。转换是1—2—5步级，从100khz／格-100mhz／格。此扫频宽度以mhz／格显示出，它代表水平线每格刻度。中心频率是指水平轴心垂直刻线处的频率。假如中心频率和扫频宽度设置正确，x轴有10分格的长度，则当扫频宽度低于ioomhz时，只有全频率范围的一部分可被显示。当扫频宽度设在100mhz／格位置，中心频率设在500mhz时，显示频率以每格100mhz扩展到右边， 右是1000mhz(500mhz+5x100mhz)。同样，中心向左边则频率减低。此情况下，左边的刻线代表0hz。这时，可以看到一条特别的谱线，即，“0频率”。这是由于第一本地振荡器频率通过了第一中频而产生的。当中心频率相对于扫频宽度较低时有此现象。
“0频率”的幅度对每台频谱仪是不一样的。它不能作参考电平来使用。显示在“0频率”点左边的那些谱线被称为镜频。在“0扫频”模式时，频谱仪工作就像是一台可选择(中频)带宽的接收机，此时频率的选择是通过“中心频率”旋钮来实现的。通过中频滤波器的频谱线产生一个电平显示。
所选的扫频宽度／格值由设置按键上方的led显示出来。
(15)水平位置旋钮(x-pos)：水平位置调整旋钮。
(16)水平幅度调整旋钮(x-ampl)：水平幅度调整旋钮。
水平位置及水平幅度调节仅仅在仪器校准时才用。在正常使用下一般无须调节。当需要对它们实施调节时，则需要用一台很精确的射频振荡器配合使用。
(17)耳机插孔(phone)：阻抗大于16n的耳机或扬声器可以连到耳机插孔。当频谱仪对某一个谱线调谐好时，可能有的音频会被解调出来。  
(18)音量调节(vol)：调节耳机输出的音量。
(19)频率显示屏：在频谱分析仪上有一个频率显示屏，显示频标所在位置的频率值。

三、频谱分析仪的使用
1．指导
(1)at5010频谱分析仪测量幅度为：-100dbm--+13dbm，即：信号强度达到 高的一条水平刻度线时，此信号的幅度为-27dbm，每下一大格减10dbm。如果频谱分析仪上的40db衰减器全按下时，此时 高水平刻度线幅度为+13dbm(-27dbm+40dbm)。
(2)手机有些信号测试点可以直接用高频电缆连接频谱仪进行测量。但有部分测试点因为存在阻抗匹配的问题，不能直接测量，可选用安泰az530-h高阻抗探头，探头输入电容为2pf，阻抗极高，可以直接定量测量手机上任何射频信号不会对被测电路有任何影响。az530-h高阻抗探头本身有20db(典型值)的衰减，因此用其作定量测量时，要在其直接读数上加20db。
2．操作
用频谱分析仪测量手机的射频信号比较方便，例如，测量爱立信t18第二中频信号(6mhz)时，可按以下方法进行。
(1)打开频谱分析仪，调节亮度和聚焦旋钮，使屏幕上显示的光迹清晰。
(2)调节扫频宽度选择按键(scanwidth)按键，使1mhz指示灯亮，表示每格所占频率为1mhz。
(3)调节中心频率粗／细调调节旋钮，使频标位于屏幕中心位置，所指频率为6mhz。
(4)将频谱仪探头外壳与t18电路主板接地点相连，探针插到第二中频滤波器的输出端，在电流表指针摆动时观察频谱仪屏幕上是否有脉冲式图像，正常情况下，当电流表指针摆动时，有脉冲图像出现在6mhz频标位置。
再如，用频谱分析仪测量诺基 3310功放输出信号的频谱，可按以下步骤进行测量。
(1)打开频谱分析仪，调节亮度和聚焦旋钮，使屏幕上显示清晰的图像。
(2)调节中心频率粗／细调调节旋钮，使频标位于屏幕中心位置，显示屏显示频率值为900mhz。
(3)调节扫频宽度选择按键(scanwidth)按键，使10mhz指示灯亮，表示每格所占频率为10mhz。
(4)将频谱仪外壳与3310主板接地点相连，控针插到功放块的输出端，并拨打“112”，观察电流表摆动的同时观看频谱仪屏幕上有无脉冲图像，正常情况下，在900mhz频标附近会出现脉冲图像，但幅度会超出屏幕范围，可以按衰减按键，使图像 高点在屏幕范围内。