频谱分析仪在研制、诊断和测试中的应用

使用示波器的一个问题是：它们的带宽越宽，它们所显示轨迹中出现的噪声就越多。它们的另一个问题是如何将波形信息（时域）转换成频域信息，并将转换成频谱的信息与正式的辐射发射测试所获得的限值和结果相比较。示波器的FFT功能会根据所选用的转换窗口种类的不同给出不同的结果。并且示波器通常也不具备正常发射测试所要求的准峰值或平均值响应检波器。

在研制、诊断和质量保障测试中使用频谱分析仪的一个主要优点是可以将它们的测试结果非常容易地与正常EMC测试的结果对应起来进行比较。

人们可以从市场上购买到单价仅为400英镑的低成本频谱分析仪转换器（转接器）。它们采用示波器的XY功能来作为显示装置。甚至在广告上还曾见到价格更为低廉的转换器。但对它们的性能如何无从得知。这样一来，那些老式的，长期搁置在仪器柜角落的，带宽仅为10MHz的示波器就可以通过使用这类转换器而改造成一个带宽可达1GHz的频谱分析仪了。

当然，这样低成本的分析仪的适用范围和功能也不会很高。购置一台昂贵的，特别是可以提供诸如电缆和天线因数自动补偿的、以dBμV为刻度单位、具有限值线显示以及具有合理精度的准峰值和平均值检波器，并且可以将结果存入光盘中或输出打印的分析仪在启用的几个月中就可以将购置它们的花费从节省大量的时间和成本中得以回收。目前世界有好几个著名的生产频谱分析仪的厂商。其中有一两个就是专门针对价格相对低廉的EMC测试用市场为目标的。

EMC发射测量的特点之一就是它们使用CIPSR16所规定的准峰值（QP）和平均值（AV）检波器。它们对宽带噪声和窄带噪声的权重是不相同的。当然只有专业EMC测试实验室通常才会备有用于完整EMC符合性测试的，带有精确QP和AV检波器的EMC测量仪器。对来自微处理器时钟和类似的未调制信号的发射而言，在低成本EMC分析仪和所有非EMC用频谱分析仪的峰值检波器上所测量到电平与使用完整符合性EMC分析仪的QP和AV上所测量到的几乎没有什么不同（即便有，也仅为一、两个dB的差异而已）。但是来自数据总线、DC电机、断电器触点和低速率脉冲发射等这类更为随机的发射而言，在使用和未使用正常的QP和AV检波器时，两者之间的测量差别可高达20dB。换句话讲，低成本的EMC分析仪的测量误差此时可高达20dB。

二手货设备和军用剩余物资商店都是高质量频谱分析仪的来源。例如，Marconi 2380系列分析仪。虽然它并不配备QP和AV检波器，但早在20世纪90年代初就可以以低于1000英镑的价格购得。它们是极好的数字化调谐测量仪器。但需要足够的空间和测试台来容纳它们。较老型号的Marconi和HP生产的模拟调谐频谱分析仪只要化几百英镑就可买到。专用的EMC频谱分析仪现今也常常可以在二手货市场上见到。但要提醒读者注意的是，有些这类仪器每年花费在校准和重新标定的预算完全有可能超过购置它们的费用。在购买二手货分析仪器时一定要注意它们是否附带有所有原有的各类手册。假如它们还附有最近的校准证书那就再好不过了。(www.xing528.com)

频谱分析仪可以与近场探头、电流探头和天线结合在一起使用。虽然典型的示波器探头对频谱分析仪的50Ω输入阻抗来讲可能不是最理想的，但它们仍可以与电压探头一起使用。无论什么时候使用一个频谱分析仪进行直接电压测量时，要仔细考虑到如何对任何可能出现的DC或低频信号进行衰减，以防止它们烧毁非常灵敏的分析仪输入器件（更换它们将会非常昂贵）。

频谱分析仪很容易被强信号的出现而过载。即便它们（强信号）处在所要测量的频带以外。因此一个“纯化论者”可能会讲，频谱分析仪应该总是和一个称之为预选器的设备（器件）一起使用。虽然大多数测试实验室将会接受这类附加的花费，但作为一个自用测设设备，除非被测试产品具有高电平脉冲发射或在背景信号非常强的情况，一般没有必要这样做。但若是进行的是传导发射测试的话，一个预选器的设置则要重要得多。

要判断你的输入是否会造成分析仪的输入器件过载相当容易。先购买好一个10dB的通过线50Ω衰减器备用。在没有将它接入的情况下进行一次测量，然后将它串接在探头或天线与分析仪的RF输入之间再次进行测量。假如所有显示的信号都降低了大约10dB，那么不需要使用一个预选器（或者一个EMC接收机）。而没有降低10dB的信号很可能已使分析器的输入过载。而降低超过10dB的信号很可能是由于在某些其他频率上RF过载引起的人为现象。不同型号的分析仪对过载的承受能力也各不相同。有的好一些，有的会差一些。

低成本的廉价分析仪通常都会有相当高的基底噪声。一个外接的低噪声RF前置放大器可以改善它的信噪比。但千万注意不要让它们有任何的DC输出进入到你的频谱分析仪的输入。RF前置放大器本身就很容易由于过载而损坏。因此对它们也应该进行10dB通过线衰减器检查。

对设计工程师来讲，使得频域变得视频化会对设计起到举足轻重的影响。即便是成本很低的分析仪也有助于避免不正确的设计决定和迅速的发现发射问题的热点。“金产品”测试是一个极好的，借助于来自一个低成本分析仪的测量结果判断设计信赖度的方法。