教学设备

微波测量仪表的种类很多，如微波信号源、功率计、驻波表、选频表、频谱仪等，微波仪表通常价格较高，考虑到此因素，本实验箱只需要配备很少的仪表，即可进行各项实验。因此本实验箱配备了中频信号源、扫描振荡器等，代替微波信号源等仪表。本章重点介绍频谱分析仪。
一、频谱分析仪工作原理
频谱分析仪是一种能在示波管上显示出被测信号频谱幅度特性的仪器，荧光屏的横坐标代表频率，纵坐标代表不同频率分量的幅值。
微波频谱分析仪主要用来观察各种已调信号（调幅、调频、脉冲调制）的频谱及功率，测量信号频率、测量振荡器的频率稳定度和频谱纯度，测量波形失真与噪声等。
目前频谱仪多采用扫频超外差式，它的灵敏度高，频率分辨率好，噪声小。扫频超外差式频谱仪实际是超外差接收机和示波器的组合，它的方框原理如下图所示。


被测信号（频率为fs）经直接输入或衰减后输入，在混频器中与机内本振信号（频率为fp）进行混频，fo =fp-fs，fo为中频信号频率，中频信号经放大、检波，得到一个和输入信号幅度成正比的直流电压，经垂直放大后加到示波管的垂直偏转板上，这就使电子束在垂直方向的的偏移与输入信号幅值成正比。本振fp是一个电调谐的扫频振荡器，它的频率受锯齿波电压的扫描发生器控制。频率随锯齿电压作线性变化，该锯齿电压经水平放大器放大后加在示波管的水平偏转板上，这就使电子束在水平方的偏移正比于扫频振荡频率变化，并可折算出输入信号的频率。
如果被测信号中有几个分量，由于本振频率fp连续扫频变化，而中频fo是固定的，因此信号中的各个频率分量都可以顺序地在fp变化时满足fp-fs=fo，此时各频率分量顺序通过中放，在示波管的荧光屏上分别显示出来，它们在荧光屏上水平间隔距离反映出它们的频率差，垂直高度代表它们的幅度。这样就得到了信号频谱。
扫描超外差式频谱仪的灵敏度主要取决于中频放大器的放大量和内部的噪声，一般能达-100dbm，频率分辩率主要取决于中放的带宽，考虑到超外差接收机的镜像干扰，频谱仪多采用多级变频方案，如三次或四次变频，第一中频较高，可减小镜像干扰，末级变频后的中频较低有利于减小带宽，降低噪声和提高分辩率。有的频谱仪带宽有多种选择，可满足不同分辩率要求。

二、安泰信AT5011 频谱分析仪使用方法
安泰信AT5011频谱分析仪是一款性能好、价格低的射频分析仪。本频谱仪测量的频率范围为0.15-1050MHZ，若另外选配AT5000F1扩展器，测量频率可扩展为1050-2050MHZ；若选配AT5000F2测量频率可扩展为2050-3050MHZ；若选配AT5000F3，测量频率可扩展为3050-4050MHZ。因此若三种扩展器都选配，则测量频率范围为0.15-4050MHZ。本微波实验系统只需选配AT5000F2，便可满足测试需要。
众所周知，示波器是观察信号时域波形的专用设备，但是信号并非用时域特性能完全表征，而信号的频域特性也是对信号进行分析的一个重要方面。频谱分析仪则能在示波管上直接显示信号频谱特性的仪表，因此频谱分析仪与示波器一样都是分析信号的重要工具。
安泰信AT5011频谱仪使用非常方便。被测信号从INPUT输入，适当选择衰减档位，在示波管上便能显示出信号的频谱。当MARKER置于ON，调节MARKER旋纽，示波管有光标表示，该光标的频率数值在数字显示窗中将被显示出来。因此利用光标能准确地读出被测信号频率。当MARKER置于OFF时，数字显示窗将显示示波管垂直中轴位置频率。
SCANWIDTH是扫描宽度调节共分十档，每格扫描宽度从0.1MHZ-100MHZ。当放在大档位时，观察到的频谱范围较宽，当放在较小档位时，对频谱特性能观察得较仔细。
BAND WIDTH是中频带宽选择，分400KHZ、20KHZ两档，当需高频率分辨率时应选择20KHZ档。在测量信号幅度时，中频带宽应选择400KHz档。
Video Filter是视频滤波，在测量微弱信号时，放在ON，可以减小本机噪声对测量的影响，在测量信号幅度时，该视频滤波应放在OFF。
另外AT5011频谱仪带有跟踪振荡器，它是扫频振荡器，扫频频率与频谱仪扫描频率同步，故取名为跟踪振荡器。扫频范围为0.15-1.50MHZ。如测量滤波器或放大器的频率响应，它可用来作为信号源。该扫频振荡器输出幅度可用衰减器调节。（0-40db调节范围）。
安泰信AT5011频谱仪用来进行微波实验时的电路连接请参见以下各章节。