如何提高频谱仪测量弱小信号的能力

在无线电监测、检测以及无线电干扰的查找过程中经常会遇到一些微弱的小信号，由于频谱仪自身本底噪声的关系，在测量小信号时，如果参数设置不当，会造成信号淹没在噪声中。要想用频谱仪监测、分析这些小信号，需要合理的设置频谱仪的相关参数设置。

1 适当设置的输入衰减

为防止测量大信号时，因信号过大烧毁混频器和中频处理电路或者避免输入信号大于 1dB 压缩点而导致的频谱仪失真，通常在各种频谱仪的混频器前端都内置衰减器，用来选择最佳的混频电平。测量得到的信号电平值不会因为衰减增加而下降，通常每当衰减降低输入信号电平时中频放大器就会同时增加相等的信号电平来补偿，因此其频谱仪显示的信号幅度大小会保持不变。但是，噪声信号也会同时被放大，其本底噪声会被抬高。输入衰减器会降低信噪比。衰减器每衰减 10dB，中频放大器就会补偿 10dB，频谱仪的底噪也就会抬高10dB。因此，要提高频谱分析仪的灵敏度，就必须将衰减设置的尽可能小，降低噪声电平，避免降低信噪比，使得小信号不会隐藏在噪声中。

2 合理设置前置放大器
使用低噪放大器可以将信号放大，可以提高射频输入信号的 S/N，用前置放大器配合频谱仪很容易检测出微小信号，使用放大器时，增益要尽可能的大，噪声要尽可能的小，尤其是对卫星信号下行链路的弱信号进行检测。同时，使用前置放大器时需要考虑到噪声值和增益两个重要因素。前置放大器的噪声必须低于频谱仪的噪声，其噪声系数要比所要放大的最小信号低 3dB 以上且增益要尽可能的大。噪声系数加上前置放大器的增益要高于频谱仪的底噪的，否则前置放大器达不到提高频谱仪灵敏度的目的。另外在计算信号实际大小时，要把外加的增益和损耗考虑进来。

3 选择合适的分辨率带宽（RBW）

在利用频谱仪监测过程中，分辨率带宽(RBW) 的设置非常重要。频谱仪的灵敏度与RBW 的选择有直接关系。RBW 越小，噪声带宽越窄，，进入频谱分析仪的噪声就越小。通过中频滤波器的噪声越小，则频谱仪的平均噪声电平就越低。频谱仪的噪声电平与分辨率带宽成正比。如果 RBW 增加 10 倍，则噪声会增加 10 倍进入视频滤波器，频谱仪的平均噪声电平就会增加 10dB。

因此，要提高频谱仪对弱小信号的检测能力，通常要将 RBW 设置的越小越好，以降低频谱仪本底噪声，使得弱小信号不被噪声淹没。

4 减小视频带宽（VBW）

视频滤波器在包络检波器之后，视频滤波器是一级低通配置，用于从视频信号中滤除高频成分定。对于有足够信噪比的情况下测量信号，经常选择 VBW 与 RBW 相等。在低 S/N的情况下，可以通过减小 VBW，可以使弱信号会在频谱中稳定显示出来。视频滤波器虽然不会降低平均噪声电平，可是能减少噪声的峰值电平，显示出被本底噪声掩盖的小信号。因此要提高频谱仪对小信号的测量能力，VBW的设置的一般要小。

5 Span（扫频宽度）的设置

扫频宽度 (Span) 是指频谱仪在频谱测量时的显示的频率范围，即从起始频率到终止频率的跨度。在测量时，一个信号的占用带宽通常是固定不变的。如果扫描宽度（SPAN）过大，频谱显示会比较集中，频谱仪的分辨能力会下降，就会看不清频谱的形状，频率、功率的测量精度就会下降。

6 调整扫描时间

扫描时间与扫频宽度（SPAN）是对应的。扫描时间、扫频宽度（SPAN）、RBW 他们的关系是一定的。扫描时间与 SPAN 成正比、与RBW 的平方成反比。为了提高扫描速度，通常会希望扫描时间尽可能的短，可是当扫描速度过快时，频谱仪的中频滤波器可能无法充分响应，导致频谱仪频率上移，信号幅度下降。

频谱仪在无线电测量领域中广泛使用。频谱仪的灵敏度反应了其测量弱小信号的能力。可以通过使用前置放大器、改变衰减值、调整RBW 和 VBW、设置合适的扫频宽度（SPAN）和扫描时间以及降低参考电平等方法来提高灵敏度。但频谱仪的各参数之间是相互关联的，例如使用前置放大器会减小频谱仪的动态范围、衰减会增加输入驻波比，降低测量精度、较低的 RBW 或 VBW 会增加扫描时间等等。所以在测量弱小信号时，不能仅仅追求灵敏度，而忽略频谱仪其他指标。应该根据实际情况，综合考虑各方面因素，合理设置频谱仪的各参数，提高测量结果的精确程度。