频谱仪内部工作原理 谐波测试准确性总结

前言

准确测试谐波的前提是对频谱仪内部的工作原理有一个比较清晰的认识。

频谱仪内部工作原理

频谱仪的工作原理如下图所示，当有信号输入到频谱仪后，首先将信号进行衰减，衰减的值即为频谱仪按键上的attenuation，衰减后的信号会经过混频然后通过中频放大器再到后端，为保证正确的测量值，中频放大器随着衰减器值联动的，也就是说衰减了多少在混频后会放大多少。

按照上述按照衰减多少就放大多少的理论，所以改变衰减器值并不会导致最终测试结果不一致，出现不一致的因素，是因为在混频过程中产生了失真【二阶失真】，失真信号叠加到模块谐波信号上，造成谐波测试出来偏大。失真信号幅度与混频器工作电平如下图所示。

混频器工作电平越低，产生的失真信号越小，叠加到二次谐波、三次谐波上的失真信号小了，显示的谐波值就越真实。降低混频器工作电平的方式就是增大衰减器值。

谐波测试准确性总结

这就是为什么attenuation(衰减)会影响谐波功率的原因。但是衰减器的值不能设置太大，因为频谱显示的底噪有部分是在混频过程中产生的，衰减越大，后面的中频放大器放大倍数就越大，噪声也会被放大，最终会出现底噪偏大的情况。所以在正常测试的时候，建议都设置为自动模式，如果出现不一致的情况，可以将衰减器值从小慢慢加大，直到前后两次的谐波值不再变化这时候的谐波值是比较准确的。

attenuation越大，谐波值越准，但是底噪会增加，需要折中选取;

测试模块功率时频谱仪产生的底噪并不只是模块本身的底噪，还包含仪器的噪声经过中频放大器放大后叠加的的噪声(当放大倍数比较大的时候，我们看到的底噪很可能并不能代表模块的底噪)，底噪的显示还与RBW和VBW存在关系。

在使用频谱仪测试谐波时，总是会想到馈入频谱仪的主频信号不能太强，不能让频谱仪自身产生明显的谐波而干扰测试结果。这个思路是没有问题的，所以常常推荐先将主频信号衰减一些再馈入频谱仪，可以使用衰减器，但是更好的方法是使用滤波器或陷波器。

只有主频信号和谐波同时“出现”在频谱仪的输入端时，频谱仪产生的谐波才会干扰测试。

谐波测试时，使用外部滤波器或陷波器抑制主频肯定是没问题的，但当没有这些附件时，用户可以咨询仪表厂家关于频谱仪的低通预选器频率范围，以判断谐波测试时是否需要抑制主频。