第十章 名词解释

 

频谱：一组频率和幅度不同、且有适当相位关系的正弦波。作为一个整体，它们构成特定的时域信号。

 

频谱分量：组成频谱的正弦波之一。

 

频谱分析仪：一种能进行有效傅立叶变换并显示出构成时域信号的各个频谱分量（正弦波）的设备。相位信息是否保留取决于分析仪的类型和设计。

 

FFT（快速傅立叶变换）：对时域信号进行数学运算，从而产生构成信号的各个独立的频谱分量。参见“频谱”。

 

输入阻抗：分析仪对信号源呈现的终端阻抗。射频和微波分析仪的额定阻抗通常是50 Ω。对于某些系统（如有线电视），标准阻抗是75 Ω。额定输入阻抗与实际输入阻抗之间的失配程度由电压驻波比（VSWR）给出。

 

隔直电容：一个阻止低频信号（包括直流）对电路造成破坏的滤波器，隔直电容限制了频谱仪能准确测量的最低频率。

 

输入衰减器：位于频谱分析仪输入连接器与第一混频器之间的步进衰减器，也叫做射频衰减器。输入衰减器用来调节输入到第一混频器上的信号电平。衰减器用来防止由高电平和（或）宽带信号引起的增益压缩，以及通过控制内部产生的失真程度来设定动态范围。在某些分析仪中，当改变输入衰减器设置时，被显示信号的垂直位置会发生变化，参考电平也相应地改变。在新型安捷伦频谱分析仪中，通过改变中频增益来补偿输入衰减器的变化，所以，信号可以在显示器上保持恒定，参考电平也保持不变。

 

预选器：一个可调的带通滤波器。位于频谱分析仪的输入混频器之前并使用合适的混频模式。预选器一般只应用在2 GHz以上。使用预选器能基本消除多重响应和镜像响应，在某些情况下还能扩大动态范围。

 

前置放大器：一个外部低噪声系数放大器。改善了系统（前置放大器和频谱分析仪）灵敏度，使之超过分析仪自身的灵敏度。

 

混频模式：对在频谱分析仪上建立给定响应的特殊环境的描述。混频模式（如 1⁺）表示输入信号是高于（+）还是低于（-）在混频过程中所使用的本振谐波。

 

外部混频器：一个通常是与波导输入端口相连接的独立混频器。用来对那些可以连接外混频器的频谱分析仪进行频率扩展。分析仪提供本振信号。如需要，混频器还可以将其产生的偏压混频分量反馈到分析仪的中频输入端。

 

增益压缩：当显示的信号幅度由于混频器饱和，比正常电平低于规定的dB数时，频谱分析仪混频器输入端的信号电平。这个信号电平通常针对1 dB的压缩而规定，且根据频谱仪型号的不同，一般处于 +3 dBm到 -10 dBm之间。

 

谐波混频：利用混频器产生的本振谐波将频谱分析仪的调谐范围扩大到超过只用本振基波所能达到的范围。

 

谐波失真：由于器件（如混频器、放大器）的非线性特性，信号通过它而被附加上了多余频率分量。这些多余的分量与原始信号谐波相关。

 

互调失真：通过具有非线性特性的器件（如混频器、放大器）的两个或多个频谱分量相互作用形成的无用频谱分量。无用分量与基波有关，它是由基波和各个谐波的和与差组成，例如f1 ± f2, 2f1 ± f2,2f2 ± f1, 3f1 ± 2f2等等。

 

杂散响应：输入信号在频谱分析仪显示器上引起的非正常响应。分析仪内部产生的失真分量是杂散响应，如镜像响应和多重响应。

 

多重响应：在频谱分析仪上显示出的单一输入信号的两个或多个响应。多重响应只出现在混频模式重叠以及本振扫过足够宽的范围而使输入信号不止在一个混频模式上相混频时，通常不会发生在带预选器的分析仪中。

 

本振辐射或泄漏：从频谱分析仪输入端漏出的本振信号。对无预选的频谱分析仪辐射电平可能大于0 dBm，而对有预选的分析仪通常小于-70 dBm。

 

本振馈通：当频谱分析仪调谐到0 Hz，即当本振调谐到中频时，显示器上的响应。本振馈通可用作0 Hz的标记，没有频率误差。

 

漂移：由于本振频率随扫描电压的变化引起的显示器上信号位置的缓慢（相对于扫描时间）变化。最初造成漂移的原因是频谱仪的温度稳定性和频率参考的老化率。

 

噪声系数：器件（混频器、放大器）输入端的信噪比与器件输出端信噪比的比值，通常以dB表示。

 

数字中频：新型频谱仪所采用的一种结构，信号从射频下变频至中频后立即进行数字化，此后所有的信号处理都通过数字信号处理（DSP）技术完成。

 

频率分辨率：频谱分析仪辨别彼此接近的频谱分量并将它们分别显示出来的能力。对于等幅信号，分辨率取决于分辨率带宽；对于不等幅信号，分辨率则由分辨率带宽和带宽选择性共同决定。

 

分辨率带宽：在低于最小插入损耗点的某个位置上，频谱分析仪分辨率带宽（IF）滤波器的带宽。安捷伦频谱仪指定了3 dB带宽，其它有的分析仪则规定了6 dB带宽。

 

分辨率：参见“频率分辨率”。

 

带宽选择性：分析仪分辨不等幅信号的能力。带宽选择性也称为波形因子，定义为给定分辨率（IF）滤波器的60 dB带宽与3 dB带宽之比。某些分析仪使用6 dB带宽代替3 dB带宽。无论哪种情况，带宽选择性都表示滤波器边缘的陡峭程度。

 

波形因子：参见“带宽选择性”。

 

频率响应：一个信号的显示幅度随频率变化的关系（平坦度）。通常用± dB表示两个极值之间的值。也可以相对于校准信号加以规定。

 

平坦度：参见“频率响应”。

 

中频增益/中频衰减：可以控制调节信号在显示器上的垂直位置而并不影响混频器的输入信号电平。当它改变时，参考电平相应发生变化。

 

中频馈通：中频上的输入信号通过了输入混频器而使显示器上的基本迹线抬升。通常，这只是无预选频谱分析仪的一个潜在问题。由于信号总是处在中频上，即无需与本振混频，而使整个迹线上升。

 

镜像频率：存在于频谱仪输入端的两个或多个真实信号与同一个本振频率产生的中频响应，由于这些混频分量出现在同一个本振和中频频率处，所以无法区分。

 

镜像响应：距离频谱分析仪所指示频率的两倍中频处显示的信号。对于本振的每个谐波，都有一对镜像：一个比本振低一个中频和一个比本振高一个中频。镜像通常只出现在无预选的频谱分析仪上。

 

残余调频：没有任何别的调制时，振荡器的固有短期频率不稳定度。对于频谱分析仪，通常将定义扩大到包括本振扫描的情况。残余调频通常由峰-峰值表示，因为如果它们是可见的，便很容易在显示器上测出。

 

噪声边带：频谱分析仪本振（主要是第一本振）系统短期不稳定度的调制边带。调制信号是本振电路本身和（或）本振稳定电路中的噪声，边带由噪声谱组成。混频过程会将任何本振不稳定性转换为混频分量，所以，噪声边带显示在分析仪频谱分量中，位于底噪上方足够远处。由于边带是噪声，故它们相对于频谱分量的电平随分辨率带宽而改变。噪声边带通常以相对载波给定偏离处的dBc/ Hz数值（相对于载波1Hz带宽内的幅度）表示，载波是在显示器上观察到的频谱分量。

 

相位噪声：参见“噪声边带”。

 

频谱纯度：参见“噪声边带”。

 

扫描时间：本振调谐扫过已选扫宽所需要的时间。扫描时间不包括本次扫描完成与下一次扫描开始之间的停滞时间。在零扫宽下，频谱分析仪的本振是固定的。所以，显示器的水平轴只对时间校准。在非零扫宽下，水平轴对频率和时间两者校准，扫描时间通常随频率跨度、分辨率带宽和视频带宽而变化。

 

频率范围：频谱分析仪可调谐的最低频率到最高频率的范围。虽然通常认为最高频率是由分析仪的同轴输入信号来决定的，但许多微波分析仪的频率范围可通过使用外部波导混频器来扩展。

 

扫宽：显示器水平轴表示的频率范围。通常，扫宽由显示器整个屏幕所对应的总频率跨度给出。一些早期的分析仪会标出每格的频率跨度（扫描宽度）。

 

扫宽精度：显示器上任何两个信号所指示的频率间隔的不确定度。

 

全扫宽：对于大多数新型频谱分析仪，全扫宽是指覆盖分析仪整个调谐范围的频率跨度。这类分析仪包括单波段射频分析仪和微波分析仪（如利用固态开关在低频段和预选频段之间切换）。

注意：在某些早期分析仪中，全扫宽指的是一个子频段。例如，利用机械开关在低频段和预选频段之间转换的安捷伦8566B微波频谱分析仪，全扫宽既可指非预选的低频段，也可指经预选的高频段。

 

零扫宽：指将频谱分析仪的本振保持在给定频率上，因而分析仪变成一个固定调谐接收机的情况。该接收机的带宽就是分辨率（IF）带宽，它用于显示信号幅度与时间的关系。为了避免信号信息有任何损失，分辨率带宽必须同信号带宽一样宽。为了避免任何平滑，视频带宽必须设置得比分辨带宽更宽。

 

包络检波器：一种输出能随着它的输入信号包络（但不是瞬时）变化的电路元件。在超外差式频谱分析仪中，包络检波器的输入来自最后中频，输出是视频信号。当将分析仪置于零扫宽时，包络检波器对输入信号进行解调，在显示器上我们能观察到调制信号随时间变化的情况。

 

视频：频谱分析仪中描述包络检波器输出的一个术语。频率范围从0 Hz延伸到通常远远超出分析仪所提供的最宽分辨带宽的频率。不过，视频链路的最终带宽由视频滤波器的设置决定。

 

视频放大器：在检波器之后用来驱动垂直显示的直流耦合放大器。参见“视频带宽”和“视频滤波器”。

 

视频平均：指频谱分析仪迹线数据的平均。平均是单独在显示的各点处进行并在用户所选择的扫描次数完成后结束。平均算法将加权系数（1/n，这里n是当前扫描次数）应用于当前扫描给定点的幅值，将另一个加权系数[(n-1)/n]应用于前面贮存的平均值，再将两者合并得出当前的平均值。在指定的扫描次数完成之后，加权系数保持不变，显示成为动态平均。

 

视频带宽：视频电路中，可调低通滤波器的截止频率（3 dB点）。当视频带宽等于或小于分辨率带宽时，视频电路就不能充分对包络检波器输出端的快速起伏作出响应，结果是迹线被加以平滑，即降低了宽带信号（如在宽带模式下观察的噪声和射频脉冲）的峰-峰起伏。这种平均或平滑的程度随着视频带宽和分辨率带宽的比值变化。

 

视频滤波器：位于检波之后、决定视频放大器带宽的低通滤波器，用于对迹线进行平滑或平均，参见“视频带宽”。

 

 

模拟显示：直接将模拟信号信息（来自包络检波器）写入显示器的方法，通常由CRT（阴极射线管）实现。模拟显示器曾经是频谱仪的标准显示方式。不过，新型频谱仪已经不再使用这个方法，取代它的是数字显示器。

 

数字显示：通过数字化处理的轨迹信息被存入存储器中并显示在屏幕上的一种技术。被显示的迹线是一串点，它们展示一条连续的轨迹。不同型号设备的默认显示点数不同，而多数新型频谱仪允许用户通过控制显示点的数量来选择期望的分辨率。显示以无闪烁速率被刷新（即将数据重新写入存储器）。存储器中的数据则以扫描速率被更新。几乎所有新型频谱仪都配有数字平板LCD显示器，优于早期分析仪所使用的基于CRT的模拟显示器。

 

显示范围：针对特定的显示方式和刻度范围已经校准了的显示范围。参见“线性显示”、“对数显示”和“比例因子”。

 

线性显示：显示器上的纵轴与输入信号电压成正比的显示模式。刻度线的底端代表0 V，顶端代表参考电平，其它值取决于不同的频谱分析仪。对于大多数新型频谱仪，当参考电平确定，比例因子就是参考电平值除以格子刻度数。尽管显示为线性，但新型分析仪仍允许使用dBm、dBmV、dBµV还有某些情况下的W和V来指示参考电平和标记值。

对数显示：显示器上的纵轴按对数方式随输入信号电压改变而变化的显示模式。通过选择格子刻度线顶端值、参考电平和比例因子（dB/格）来设置显示器的校准。在安捷伦频谱分析仪中，格子刻度线底端代表对于10 dB/格或更大比例因子时的0 V，所以，在这些情况下底端格子不被校准。新型分析仪允许使用dBm、dBmV、dBµV还有某些情况下的W来指示参考电平和标记值。早期的分析仪一般只提供一种单位选择，dBm是最常用的选择。

 

单位：被测参数的量纲。在新型频谱分析仪中，可用的幅度单位有dBm（相对于分析仪额定输入阻抗耗散1 mW功率的dB数）、dBmV（相对于1 mV的dB数）、dBµV（相对于1 µV的dB数）、V，在某些分析仪中还有W。在安捷伦分析仪中，可以在对数和线性两种显示中设定单位。

 

光栅显示器：类似电视显示，图像通过电子束对显示屏幕的横轴进行快速与缓慢相结合的扫描并适当选通，扫描速度快到足以形成无闪烁显示。也见“矢量显示”和“扫描时间”。

 

矢量显示器：早期频谱仪设计的一种显示类型。其中，电子束的指向使得图像（迹线、刻度、格子注释）直接写在CRT的屏幕上，而不是像现在普遍使用的光栅显示器那样由一串光点组成。

 

信号识别：一种手动或自动程序，指出频谱仪显示器上的特定响应是否由显示被校准的混频模式产生。若为自动程序，则程序可以改变分析仪的调谐以显示信号处于正确的混频模式上；或者告诉我们信号的频率并且让我们选择是忽视信号还是针对信号对调谐分析仪自身作适当调谐。这些通常对于带预选的分析仪并不需要。

 

比例因子：显示器纵轴每格所代表的刻度。

 

显示检波器工作模式：信号信息在被显示之前进行的处理方式。参见“正峰值模式”、“负峰值模式”、“Rosenfell模式”和“取样模式”。

 

正峰值：一种显示检波方式。其中，每个被显示的点表示该点所代表的某一部分频率间隔和（或）时间间隔的视频信号的最大值。

 

负峰值：一种显示检波方式。其中，每个被显示的点表示该点所代表的某一部分频率间隔和（或）时间间隔的视频信号的最小值。

 

准峰值检波（QPD）：一种输出随信号幅度和脉冲重复速率而变化的检波方式。脉冲重复速率越高，QPD检测的加权也越大。极限情况下，在测量连续波信号时QPD显示出与峰值检波器相同的幅度。

 

Rosenfell：一种显示的检波方式。其中，每一点所显示的值是建立在由该点表示的频率间隔和（或）时间间隔期间，视频信号是上升还是下降的基础上。如果视频信号只上升或只下降，则显示最大值。如果视频信号既上升又下降，则由间隔期间的奇数点显示最大值，偶数点显示最小值。为了防止只出现在偶数间隔的信号产生损失，在此间隔期内的最大值将被保留，在下一个（奇数）间隔期内，显示被保存值和当前时间间隔中的最大值。

 

取样模式：一种显示的检波方式。其中，每点上所显示的值是该点表示的频率间隔和（或）时间间隔终止处视频信号的瞬时值。

 

平均检波：对一定频率间隔内的功率进行求和的检波方式，通常用于测量复杂的、数字调制的信号以及其它具有类噪声特性的信号。新型安捷伦频谱分析仪一般提供三种平均检波方式：功率（rms）平均，测量一个信号收集单元（bucket）内的真实平均功率；电压平均，测量一个信号收集单元内的平均电压值；对数功率（视频）平均，测量一个信号收集单元内的信号包络的对数值，以dB表示。

 

显示保真度：在频谱分析仪上进行幅度相对差测量的不确定度。在采用模拟中频技术的频谱仪中，对数或线性中频放大器不可能具有理想的对数或线性响应，因此会产生不确定度。采用数字中频技术的新型频谱仪大大改善了显示保真度。

 

显示平均噪声电平：为了降低峰-峰噪声波动，将视频带宽调节到足够窄使显示的噪声看上去几乎是一条直线时，分析仪显示器上看到的噪声电平。通常，将由分析仪本身产生的内部噪声作为灵敏度的度量，并常在最小分辨带宽和最小输入衰减的条件下用单位dBm来表示。

 

灵敏度：频谱分析仪上可以观察到的最小正弦波电平。通常是在最小分辨带宽、0 dB射频输入衰减和最小视频带宽的最佳条件下。安捷伦公司将灵敏度定义为显示的平均噪声电平。在该电平上的正弦波的显示将高于噪声2 dB左右。

 

测量范围：可测量的最大信号电平（通常为最大安全输入电平）与可达到的最低平均噪声电平之比，以dB表示。这个比值几乎总是远大于单次测量中可能实现的值。参见“动态范围”。

 

动态范围：在分析仪的输入端同时出现的以可用给定精度加以测量的最大信号与最小信号之比，以dB表示。动态范围通常与失真或互调分量的测量有关。

 

平均噪声电平：参见“显示平均噪声电平”。

 

显示动态范围：在显示器上可以同时观察到的较大信号和较小信号时的最大动态范围。对于最大对数显示为10 dB/格的分析仪，实际动态范围（参见“动态范围”）可能大于显示动态范围。

 

残余响应：当没有信号输入时，频谱分析仪显示器上看到的离散响应。

 

寄生调频：在设备（信号源、放大器）的输出端由（附带的）某些别的频率调制，如幅度调制调制形式引起的多余频率调制。

 

标记：可以放在显示信号迹线上任意位置的可见指示标识，读数表示迹线在标记点上的绝对频率和绝对幅度值。以当前选用的单位给出。参见“参考标记”和“噪声标记”。

 

参考标记：一种标记方式。先确定一个固定的标记，再建立第二个标记，这个标记是可以被放在显示迹线上任何位置的活动标记。显示的读数表示固定标记与活动标记之间的相对频率间隔和幅度差。

 

噪声标记：一种标记，其值表示1 Hz噪声功率带宽内的噪声电平。当选择噪声标记时，取样检波模式被启动，标记周围的若干连续迹线点的值（点数取决于分析仪）会取平均，此平均值再归一化至1 Hz噪声功率带宽。归一化过程需要考虑检波模式和带宽，在选择对数显示方式时，还要考虑对数放大器的影响。

 

幅度精度：幅度测量的不确定度，可以用绝对幅度或相对幅度表示。

 

绝对幅度精度：以绝对单位（伏或功率）表示的幅度测量的不确定度。它包含相对不确定度（参见“相对幅度精度”）加上校准器不确定度。为了得到改进的精度，某些频谱分析仪的频率响应相对校准器和峰-峰值之间的中间点指定。

 

相对幅度精度：幅度测量的不确定度，其中一个信号的幅度与另一个信号的幅度作比较，而不考虑这两个信号的绝对幅度。失真测量是相对测量。影响不确定度的因素包括频率响应、显示保真度和输入衰减量的变化、中频增益、比例因子和分辨率带宽。

 

幅度参考信号：频谱仪用来进行自身校准的具有精确频率和幅度的信号。

 

频率精度：信号或频谱分量的频率不确定度，以绝对值或相对某个信号或频谱分量的相对值表示。绝对频率精度和相对频率精度的指标是分别进行规定的。

 

频率稳定度：一个包括本振短期和长期不稳定性的通用词语。调谐本振的扫描斜坡电压还确定了信号将在显示器上出现的位置。任何本振频率相对于扫描斜坡电压的长期变化（漂移）都将引起信号在显示器上的水平位置的缓慢移动。短期本振不稳定度在原本稳定的信号上可能表现为随机调频或相位噪声。

 

星座图：分析数字调制信号时的一种常用的显示方式，被检测到的符号点绘制在IQ坐标图上。

 

矢量图：分析数字调制信号时普遍采用的一种显示方式。与星座图类似，不同的是，在IQ坐标图中除了显示被测符号点外，还描绘出了状态转换过程中的瞬时功率电平。

 

时间门：一种根据被测信号特性来控制频谱仪频率扫描过程的方法。通常用于分析测量脉冲或突发调制信号、时间复用信号以及非连续信号。

 

ACPR：邻道功率比，测量有多少信道功率从该信道扩散（或泄漏）到相邻信道。它对于数字通信部件和系统是一个重要的度量，因为过多的信号功率泄漏将造成对相邻信道的干扰。有时也称它为ACLR，即邻道泄漏比。

 

误差矢量幅度（Error Vector Magnitude）：数字通信系统中对调制信号质量的一种度量。EVM是在给定时间点上被测信号与理想参考信号之间矢量误差的幅度。

 

GSM：全球移动通信系统，移动通信中广泛应用的一个数字标准。它基于TDMA技术，是一个多路不同的数据流在时域上进行复用，从而可以共享同一个频率信道的系统。

 

TDMA: 时分多址，是一种数字通信方法。其中，多路数据流时间复用，从而它们可以共用一个频率信道。

 

CDMA：码分多址接入。它是一种数字通信方式，多路信息数据流正交编码，从而可以共用一个频率信道，目前许多移动通信系统都采用这种技术。