1頻譜分析儀的工作原理概述
目前信號(hào)的分析主要從時(shí)域,、頻域和調(diào)制域三個(gè)方面進(jìn)行，頻譜分析儀分析的是信號(hào)的頻域特性,，它主要由預(yù)選器,、掃頻本振、混頻,、濾波,、檢波、放大等部分組成,。其基本組成框圖如圖1所示,。
頻譜分析儀的基本工作原理是輸入信號(hào)經(jīng)衰減器加到混波器，與可調(diào)變的掃頻本振電路提供的本振信號(hào)混頻后,，得到中頻信號(hào)再放大,，濾波與檢波，把交流信號(hào)及各種調(diào)制信號(hào)變成一定規(guī)律變化的直流信號(hào),，在顯示器上顯示,。
輸入衰減器是以10dB為步進(jìn)的衰減器，主要用途是擴(kuò)大頻譜儀的幅度測(cè)量范圍,，保證混頻器對(duì)被測(cè)信號(hào)來(lái)說(shuō)處于線性工作區(qū),，使輸入信號(hào)與頻譜儀達(dá)到良好的匹配,。濾波器的作用是抑制鏡像干擾以及其他噪聲干擾，保證測(cè)量的穩(wěn)定準(zhǔn)確,?；祛l器也稱變頻器，它能將微波信號(hào)變換成所需要的中頻信號(hào),，而變頻器是寬帶頻譜儀中關(guān)鍵的微波部件之一,，它包括基波混頻器和高頻段混頻器。中頻電路部分的可變?cè)鲆骐娐泛洼斎胨p器一起聯(lián)控,，或者由微處理器控制,，根據(jù)輸入信號(hào)幅度大小改變頻譜分析儀的總增益，它的變化范圍就決定了參考電平的范圍,。對(duì)數(shù)放大電路決定了頻譜分析儀的顯示動(dòng)態(tài)范圍和它的增益分檔調(diào)節(jié),。檢波電路一般都是峰值檢波再濾波。
頻譜分析儀的輸入信號(hào)一般以2.9GHz頻率為分界點(diǎn),，低于2.9GHz的信號(hào)為低波段信號(hào),，而頻率高于2.9GHz的信號(hào)為高波段信號(hào)。低波段的信號(hào)與本振的基波混頻后得到中頻,，再經(jīng)濾波后到第二變頻器,，中頻信號(hào)與第二本振差頻得到第二中頻信號(hào)，再與第三本振混頻得到所需中頻信號(hào),；而高波段信號(hào)經(jīng)預(yù)選后與本振相應(yīng)的諧波混頻后得到的中頻信號(hào)與第三本振差頻得到所需要的中頻信號(hào),；該中頻信號(hào)經(jīng)后續(xù)電路處理后顯示。顯示電路的視頻濾波器實(shí)際上是個(gè)低通濾波器,，對(duì)模擬顯示器,，視頻濾波器輸出信號(hào)加到顯示器垂直偏轉(zhuǎn)線路供顯示，而對(duì)數(shù)字顯示器,，則視頻濾波器輸出的信號(hào)先經(jīng)A/D變換,，數(shù)字化后經(jīng)微處理器和圖像顯示控制器處理后送顯示器顯示。
2常見(jiàn)故障的檢修
在檢修頻譜分析儀時(shí),，首先一定要注意采取靜電防護(hù)措施,，因?yàn)槿梭w容易帶靜電，靜電放電會(huì)導(dǎo)致電子元器件損壞,，因此在從事檢修儀器前要事先放電或帶接地手環(huán),；再就是引起某個(gè)故障產(chǎn)生的原因有多種因素，要遵循由易到難進(jìn)行分析排查,，有利于快捷修復(fù)儀器。
故障一：黑屏,。造成黑屏的原因一般來(lái)說(shuō)電源出故障的幾率高,，因此先確定電源是否正常,。頻譜儀普遍采用開(kāi)關(guān)電源，可利用開(kāi)關(guān)電源的一般檢修方法進(jìn)行排除修復(fù),。若電源無(wú)問(wèn)題,，還有比較常見(jiàn)的原因是高壓電路故障，在這里著重介紹一下頻譜儀的液晶顯示屏,，液晶顯示器發(fā)出的來(lái)光是它內(nèi)部燈管發(fā)出的,，燈管特性類(lèi)似于家用日光燈，但它正常工作時(shí)需要400～800V的高壓,，若燈管不亮,，就先用高內(nèi)阻萬(wàn)用表測(cè)試高壓是否有故障，若高壓正常,，則更換燈管,；否則就是高壓逆變電路故障。
故障二：已保存的測(cè)試數(shù)據(jù)在使用時(shí)無(wú)法調(diào)用,。頻譜分析儀具有對(duì)測(cè)試的頻譜數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行保存和隨時(shí)調(diào)用功能,，如果已保存的頻譜數(shù)據(jù)無(wú)法調(diào)用，主要原因是由于頻譜儀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的限制,，當(dāng)存儲(chǔ)文件數(shù)據(jù)超出存儲(chǔ)空間時(shí),，新數(shù)據(jù)就無(wú)法再保存進(jìn)去，因此雖然文件顯示已保存成功,，但文件列表中并沒(méi)有記錄,，造成無(wú)法調(diào)用，這時(shí)必須將原有的舊文件刪除,，保存的頻譜數(shù)據(jù)調(diào)用就能正常,。
故障三：開(kāi)機(jī)后自檢不過(guò)。現(xiàn)代頻譜分析儀都帶有微處理器,，其自身對(duì)故障可進(jìn)行診斷,，在檢修時(shí)可充分利用其這個(gè)功能，便于快速判斷故障出處,。若自檢不過(guò),，根據(jù)出錯(cuò)提示信息，大致可判斷問(wèn)題所在,，再對(duì)相關(guān)電路原理進(jìn)行分析,，能夠比較快的找到故障點(diǎn)，然后采取相應(yīng)的措施排除故障,。本人曾遇到過(guò)兩次自檢不通過(guò)故障,，依據(jù)自診斷提示，一次是第二變頻電路中的集成塊損壞,，另一次是峰值檢波電路中有斷線所致,。
故障四：全波段信號(hào)測(cè)試幅度不準(zhǔn)確,。對(duì)此故障的診斷用分段排除法，即用一臺(tái)合適的微波信號(hào)源作為被測(cè)信號(hào),，再用一臺(tái)頻譜儀作為測(cè)試儀,，從信號(hào)輸入端開(kāi)始，對(duì)每一級(jí)電路輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的幅度進(jìn)行測(cè)試,，查找反?，F(xiàn)象，判斷故障出處,。若步進(jìn)衰減器故障,，一般情況比較常見(jiàn)的原因是由于衰減器觸點(diǎn)接觸不良或模塊損壞，導(dǎo)致插損異常,，引起測(cè)試幅度不準(zhǔn)確,，解決辦法是清潔觸點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)或者更換模塊。要是本振電路故障,，可在本振電路的參考環(huán),、取樣環(huán)、耦合器,、隔離器,、放大器等端口進(jìn)行檢查測(cè)試，對(duì)損壞的器件進(jìn)行更換修復(fù),，必要時(shí)更換整個(gè)部件,。而對(duì)于變頻器常見(jiàn)故障是變頻器件損壞或者是信號(hào)傳輸故障，用清理虛焊點(diǎn)和調(diào)諧耦合電容方法可排除信號(hào)傳輸故障,。
故障五：GPIB不工作,。首先檢查GPIB電纜的連接是否正確以及電纜的好壞，再查看GPIB地址的設(shè)置有無(wú)問(wèn)題,。在出廠時(shí),，頻譜儀地址均有設(shè)置，一般在“配置”菜單的“頻譜儀地址”中查看GPIB地址,。
故障六：2.95GHz以上信號(hào)不能測(cè)試,。2.95GHz以上頻率屬于高頻段信號(hào)，由于低頻段測(cè)試正常,，說(shuō)明步進(jìn)衰減器,、第二、三變頻器和后續(xù)電信號(hào)處理各個(gè)電路均正常,，那么通過(guò)原理框圖可得出判斷,，此故障產(chǎn)生的原因可能有二個(gè)：射頻開(kāi)關(guān)故障、變頻器的諧波混頻器故障。若射頻開(kāi)關(guān)自身?yè)p壞更換射頻開(kāi)關(guān)即可,，若是射頻開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路故障造成不能轉(zhuǎn)換,，則檢修方法同一般電路的是同樣的,。用此分析方法同樣可檢修低頻段故障,。
3結(jié)語(yǔ)
對(duì)于不同廠家,、不同型號(hào)的頻譜分析儀,，電路各有差異，但主體框架和常見(jiàn)故障的一般分析方法大致如本文所述,，在實(shí)際運(yùn)用中效果較好,，可為相關(guān)工作者提供參考。
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