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頻譜分析儀的原理、操作與應(yīng)用(第二版)
本書(shū)是關(guān)于頻譜分析儀原理、操作與應(yīng)用的專(zhuān)著, 主要內(nèi)容包括頻譜分析基礎(chǔ)、超外差頻譜分析儀的工作原理、頻譜分析儀的基本特性;以Agilent 8560EC系列頻譜分析儀為例,簡(jiǎn)述了頻譜分析儀的操作和使用方法,給出了相應(yīng)的操作硬軟鍵菜單和操作測(cè)量示例;著重介紹了頻譜分析儀在無(wú)線電測(cè)量領(lǐng)域中的應(yīng)用及其測(cè)量方法,并給出了大量的工程測(cè)量實(shí)例。
本書(shū)通俗易懂,具有較強(qiáng)的操作性和實(shí)用性。
本書(shū)可供從事通信、無(wú)線電測(cè)量與計(jì)量、測(cè)試儀器與儀表、微波測(cè)量、電磁干擾測(cè)量等方面工作的工程技術(shù)人員閱讀,亦可供大專(zhuān)院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的老師、高年級(jí)學(xué)生和研究生用作參考書(shū)。
本書(shū)在《頻譜分析儀的原理、操作與應(yīng)用》(第一版)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了修改和補(bǔ)充, 同時(shí),對(duì)第一版進(jìn)行了勘誤,便于讀者閱讀。
為擴(kuò)展頻譜分析儀的應(yīng)用領(lǐng)域,新版書(shū)中增加了部分內(nèi)容。 如在第7章中增加了頻譜分析儀在大功率信號(hào)測(cè)量中應(yīng)用,介紹了用衰減器法和定向耦合器法測(cè)量高功率微波器件的大功率信號(hào)。 在第8章中增加了頻譜分析儀在頻率選擇面測(cè)量中的應(yīng)用,介紹了頻譜分析儀測(cè)量頻率選擇面?zhèn)鬏斚禂?shù)和反射系數(shù)的原理和方法,并給出了頻率選擇面用作反射面天線副面的工程測(cè)量實(shí)例;在第10章增加了頻譜分析儀在天線無(wú)源互調(diào)測(cè)量中的應(yīng)用,簡(jiǎn)述了天線無(wú)源產(chǎn)生的機(jī)理及預(yù)防措施,分析了基站天線、衛(wèi)星天線和衛(wèi)星通信地面站天線的無(wú)源互調(diào),最后介紹了用頻譜分析儀測(cè)量天線無(wú)源互調(diào)的方法;在第14章增加了頻譜分析儀在地球站偏軸EIRP譜密度測(cè)量中的應(yīng)用,介紹國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12364—2007《國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)網(wǎng)技術(shù)要求》規(guī)定的衛(wèi)星通信地球站系統(tǒng)偏軸EIRP譜密度的入網(wǎng)要求和測(cè)量方法,并給出測(cè)量實(shí)例。
頻譜分析儀在射頻測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛,有“射頻萬(wàn)用表”之稱(chēng)。 作者雖然在第二版內(nèi)容中擴(kuò)展了頻譜分析儀的應(yīng)用,但因受到水平和知識(shí)領(lǐng)域的限制,書(shū)中難免存在不妥甚至錯(cuò)誤的地方,懇請(qǐng)讀者指正。
秦順友
2022年2月
第一篇 頻譜分析儀的原理
第1章 頻譜分析儀的發(fā)展及分類(lèi) 3
1.1 頻譜分析儀的歷史與發(fā)展趨勢(shì) 3
1.2 頻譜分析儀的分類(lèi) 5
1.2.1 帶通濾波器分析儀 5
1.2.2 快速傅里葉變換分析儀 6
1.2.3 掃頻頻譜分析儀 7
1.2.4 實(shí)時(shí)頻譜分析儀 8
第2章 頻譜分析基礎(chǔ) 9
2.1 頻域與時(shí)域的關(guān)系 9
2.2 傅里葉級(jí)數(shù) 11
2.3 傅里葉變換與逆變換 14
2.3.1 傅里葉變換 14
2.3.2 傅里葉逆變換 15
2.4 離散傅里葉變換 15
2.5 快速傅里葉變換 16
第3章 超外差頻譜分析儀的原理 17
3.1 超外差頻譜分析儀的原理及組成 17
3.1.1 超外差頻譜分析儀的原理結(jié)構(gòu)圖 17
3.1.2 RF輸入衰減器 18
3.1.3 低通濾波器或預(yù)選器 20
3.1.4 混頻器 20
3.1.5 本地振蕩器 21
3.1.6 中頻增益放大器 21
3.1.7 中頻濾波器 21
3.1.8 包絡(luò)檢波器 22
3.1.9 視頻濾波器 23
3.1.10 顯示器 24
3.2 超外差頻譜分析儀的調(diào)諧方程 25
3.3 超外差頻譜分析儀測(cè)量信號(hào)的應(yīng)用舉例 28
第4章 頻譜分析儀的基本特性 30
4.1 頻率特性 30
4.1.1 頻率范圍 30
4.1.2 頻率分辨率 31
4.1.3 頻率精度 36
4.2 幅度特性 38
4.2.1 幅度范圍 38
4.2.2 噪聲系數(shù)與靈敏度 39
4.2.3 動(dòng)態(tài)范圍 44
4.2.4 幅度精度 47
4.3 掃描時(shí)間 48
4.3.1 模擬濾波器對(duì)掃描時(shí)間的影響 48
4.3.2 數(shù)字濾波器對(duì)掃描時(shí)間的影響 50
4.4 頻譜分析儀常用術(shù)語(yǔ)匯編 50
第二篇 頻譜分析儀的操作使用方法
第5章 Agilent 8560EC系列頻譜分析儀 55
5.1 前面板 55
5.2 后面板 58
5.3 顯示器的屏幕注解 59
5.4 主要技術(shù)指標(biāo) 62
5.4.1 頻率技術(shù)指標(biāo) 62
5.4.2 幅度技術(shù)指標(biāo) 63
第6章 頻譜分析儀硬軟鍵功能與操作 67
6.1 基本功能鍵 67
6.1.1 【FREQUENCY】頻率鍵 67
6.1.2 【SPAN】掃頻寬度鍵 72
6.1.3 【AMPLITUDE】幅度鍵 73
6.2 碼刻功能鍵 76
6.2.1 【MKR】功能鍵 76
6.2.2 【MKR→】功能鍵 80
6.2.3 【FREQ COUNT】功能鍵 81
6.2.4 【PEAK SEARCH】功能鍵 82
6.3 控制功能鍵 83
6.3.1 【SWEEP】硬鍵 83
6.3.2 【BW】硬鍵 84
6.3.3 【TRIG】硬鍵 86
6.3.4 【AUTO COUPLE】硬鍵 88
6.3.5 【TRACE】硬鍵 89
6.3.6 【DISPLAY】硬鍵 94
6.4 儀器狀態(tài)功能鍵 97
6.4.1 【PRESET】硬鍵 97
6.4.2 【CONFIG】硬鍵 99
6.4.3 【CAL】硬鍵 101
6.4.4 【AUX CTRL】硬鍵 103
6.4.5 【COPY】硬鍵 104
6.4.6 【MODULE】硬鍵 106
6.4.7 【SAVE】硬鍵 108
6.4.8 【RECALL】硬鍵 109
6.4.9 【MEAS/USER】硬鍵 109
6.5 數(shù)據(jù)控制鍵 111
第三篇 頻譜分析儀的應(yīng)用
第7章 幅度與頻率測(cè)量 115
7.1 頻譜分析儀校準(zhǔn)信號(hào)測(cè)量 115
7.1.1 校準(zhǔn)信號(hào)測(cè)量的原理 115
7.1.2 校準(zhǔn)信號(hào)測(cè)量的方法 116
7.2 兩個(gè)頻率相近的信號(hào)測(cè)量 120
7.2.1 兩個(gè)等幅信號(hào)測(cè)量 120
7.2.2 兩個(gè)不等幅信號(hào)測(cè)量 122
7.3 低電平信號(hào)的測(cè)量 124
7.3.1 利用RF衰減器測(cè)量低電平信號(hào) 124
7.3.2 利用分辨帶寬測(cè)量低電平信號(hào) 125
7.3.3 利用視頻帶寬測(cè)量低電平信號(hào) 126
7.3.4 利用視頻平均測(cè)量低電平信號(hào) 127
7.3.5 低電平信號(hào)測(cè)量的應(yīng)用舉例 128
7.3.6 低電平信號(hào)測(cè)量的修正 131
7.4 大功率信號(hào)測(cè)量 133
7.4.1 衰減器法 133
7.4.2 定向耦合器法 134
第8章 傳輸與反射特性測(cè)量 136
8.1 插入損耗測(cè)量 136
8.1.1 兩端口待測(cè)件插入損耗測(cè)量 136
8.1.2 單端口待測(cè)件插入損耗測(cè)量 139
8.1.3 無(wú)端口待測(cè)件插入損耗測(cè)量 148
8.2 增益測(cè)量 152
8.2.1 高功率放大器的增益測(cè)量 152
8.2.2 低噪聲放大器的增益測(cè)量 153
8.3 1 dB壓縮點(diǎn)測(cè)量 155
8.3.1 1 dB壓縮點(diǎn)的概念 155
8.3.2 低噪聲放大器的1 dB壓縮點(diǎn)測(cè)量 156
8.4 電壓駐波比測(cè)量 157
8.4.1 雙端口待測(cè)件電壓駐波比測(cè)量 158
8.4.2 單端口待測(cè)件電壓駐波比測(cè)量 159
8.5 吸波材料反射電平測(cè)量 160
8.5.1 測(cè)量原理 160
8.5.2 測(cè)量方法 162
8.6 頻率選擇面的傳輸與反射系數(shù)測(cè)量 162
8.6.1 頻率選擇面的概念和傳輸與反射系數(shù)的定義 162
8.6.2 傳輸系數(shù)測(cè)量 163
8.6.3 反射系數(shù)測(cè)量 165
8.6.4 工程測(cè)量實(shí)例 167
第9章 調(diào)制特性測(cè)量 169
9.1 幅度調(diào)制特性測(cè)量 169
9.1.1 幅度調(diào)制信號(hào)分析 169
9.1.2 幅度調(diào)制信號(hào)測(cè)量 172
9.2 頻率調(diào)制特性測(cè)量 174
9.2.1 頻率調(diào)制信號(hào)分析 174
9.2.2 頻率調(diào)制信號(hào)測(cè)量 177
9.3 脈沖調(diào)制信號(hào)測(cè)量 180
9.3.1 脈沖調(diào)制信號(hào)頻譜 181
9.3.2 脈沖調(diào)制信號(hào)參數(shù)測(cè)量 182
第10章 失真特性測(cè)量 186
10.1 失真信號(hào)分析 186
10.1.1 失真信號(hào)模型 186
10.1.2 諧波失真信號(hào)分析 187
10.1.3 互調(diào)失真信號(hào)分析 189
10.2 諧波失真測(cè)量 191
10.2.1 諧波失真測(cè)量原理 191
10.2.2 諧波失真測(cè)量方法 192
10.3 三階互調(diào)失真測(cè)量 196
10.3.1 互調(diào)失真測(cè)量方法 196
10.3.2 高功率放大器的互調(diào)失真測(cè)量 198
10.3.3 低噪聲放大器的互調(diào)失真測(cè)量 199
10.3.4 無(wú)源互調(diào)失真測(cè)量 201
10.3.5 天線無(wú)源互調(diào)測(cè)量 201
第11章 噪聲特性測(cè)量 208
11.1 噪聲特性參數(shù)的表征 208
11.1.1 噪聲系數(shù) 208
11.1.2 等效噪聲溫度 209
11.1.3 工作噪聲溫度 210
11.2 接收機(jī)噪聲系數(shù)測(cè)量 211
11.2.1 測(cè)量原理 211
11.2.2 測(cè)量方法 212
11.3 低噪聲放大器的噪聲溫度測(cè)量 213
11.3.1 測(cè)量原理 213
11.3.2 測(cè)量方法 214
11.4 天線噪聲溫度測(cè)量 214
11.4.1 天線噪聲溫度的概念及組成 214
11.4.2 天線噪聲溫度的計(jì)算 215
11.4.3 天線噪聲溫度的測(cè)量方法 216
11.5 地球站G/T值測(cè)量 218
11.5.1 射電源法測(cè)量地球站G/T值 218
11.5.2 載噪比法測(cè)量地球站G/T值 222
11.6 相位噪聲測(cè)量 226
11.6.1 相位噪聲定義及表征 226
11.6.2 相位噪聲測(cè)量方法 227
11.6.3 相位噪聲測(cè)量應(yīng)注意的問(wèn)題 230
11.7 噪聲功率測(cè)量的修正 232
第12章 電磁干擾測(cè)量 234
12.1 地球站電磁環(huán)境測(cè)量 234
12.1.1 地球站電磁干擾的形成 235
12.1.2 地球站電磁干擾允許限值 235
12.1.3 電磁干擾測(cè)試系統(tǒng)及靈敏度 237
12.1.4 電磁干擾測(cè)試方法和干擾計(jì)算 240
12.1.5 地球站電磁干擾測(cè)量的工程實(shí)例 242
12.2 地球站輻射災(zāi)害測(cè)量 247
12.2.1 電磁輻射安全標(biāo)準(zhǔn)介紹 247
12.2.2 地球站輻射功率密度的計(jì)算 250
12.2.3 地球站輻射功率密度的測(cè)量原理 254
12.2.4 地球站輻射功率密度的測(cè)量方法 255
12.2.5 地球站輻射功率密度測(cè)量的工程實(shí)例 256
第13章 時(shí)域特性測(cè)量 257
13.1 頻譜分析儀時(shí)域測(cè)量原理 257
13.2 時(shí)域測(cè)量的應(yīng)用 258
13.2.1 時(shí)域測(cè)量在調(diào)制信號(hào)測(cè)試中的應(yīng)用 258
13.2.2 時(shí)域測(cè)量在天線方向圖測(cè)量中的應(yīng)用 261
第14章 衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能測(cè)量 268
14.1 地球站發(fā)射EIRP測(cè)量 268
14.1.1 間接法測(cè)量地球站EIRP 269
14.1.2 標(biāo)準(zhǔn)站法測(cè)量地球站EIRP 272
14.2 地球站系統(tǒng)G/T值測(cè)量 273
14.2.1 間接法測(cè)量地球站系統(tǒng)G/T值 274
14.2.2 比較法測(cè)量地球站系統(tǒng)G/T值 276
14.3 功率和頻率穩(wěn)定度測(cè)量 279
14.3.1 功率和頻率穩(wěn)定度的表示 279
14.3.2 地球站上行功率和頻率穩(wěn)定度的測(cè)量 280
14.3.3 衛(wèi)星信標(biāo)EIRP和頻率穩(wěn)定度的測(cè)量 281
14.4 系統(tǒng)幅頻特性測(cè)量 282
14.4.1 上行分系統(tǒng)幅頻特性測(cè)量 282
14.4.2 下行分系統(tǒng)幅頻特性測(cè)量 283
14.5 地球站帶外輻射特性測(cè)量 285
14.5.1 雜散輻射測(cè)量 285
14.5.2 上行互調(diào)產(chǎn)物輻射測(cè)量 287
14.6 系統(tǒng)相位噪聲特性測(cè)量 288
14.6.1 上行分系統(tǒng)相位噪聲測(cè)量 288
14.6.2 下行分系統(tǒng)相位噪聲測(cè)量 290
14.7 指向精度與跟蹤精度測(cè)量 292
14.7.1 指向精度測(cè)量 292
14.7.2 跟蹤精度測(cè)量 293
14.8 衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的頻譜特性測(cè)量 295
14.9 地球站偏軸EIRP譜密度測(cè)量 296
14.9.1 地球站偏軸EIRP譜密度要求的標(biāo)準(zhǔn)介紹 297
14.9.2 地球站偏軸EIRP譜密度測(cè)量 298
14.9.3 工程測(cè)量實(shí)例 301
參考文獻(xiàn) 302
致謝 308
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