图1：RIGOL 的DSA815-TG频谱剖析仪
频谱剖析仪是用于丈量射频信号起伏与频率之间联系的丈量仪器，一般用于频域丈量。而用于时域丈量一般运用的仪器是示波器。频谱剖析仪能够用于丈量频率、功率起伏、谐波、带宽以及其他射频信号相关的参数。
我在ARRL试验室常常进行的一个重要测验项目是对发射机或功放进行带外辐射目标的测验。在该目标的测验进程中，会丈量发射信号的一切谐波和杂散相对基波(载波)信号的电平起伏差。一般咱们选用经过计量的Agilent/HP 8563E频谱剖析仪进行测验，这台频谱剖析仪的频率掩盖规模为9kHz～26.5GHz。HP 8563E是一台十分准确的，试验室等级的专业仪器，但它的价格会让绝大多数火腿和电子爱好者望而生畏。即便是一台二手的HP 8563E这样的试验室等级的频谱剖析仪，一般还要卖到几万美金的价格，广阔爱好者一般都没有才能担负这个价格区间的仪器。
图2 在试验室里咱们运用1~2个大功率衰减器和1个步进衰减器将被测发射机的信号功率衰减到测验仪器能够承受的一个安全的功率水平下(一般会调整到1mW左右的)。图中DSA815-TG被用于测验一部2m手台发射的基波信号和谐波信号。
RIGOL(北京普源精电科技有限公司)是一家近年来在测验丈量范畴锋芒毕露的我国公司，它的产品现在现已广泛的在全世界规模内进行出售。RIGOL最近推出了类型为DSA815的频谱剖析仪，频率掩盖规模从9kHz～1.5GHz，在美国的定价从1295美元起。这台频谱剖析仪在《QST》杂志上登过广告，也在几个火腿节进步行过展现。ARRL的许多会员向咱们咨询这个仪器，他们觉得这个频谱剖析仪是“难以置信的好”。作为一名测验工程师，我也很猎奇终究这是不是真的，因而咱们的产品评测修改订货了一台DSA815-TG，该类型带有工厂预装的盯梢源，价格为1495美元(不含税)。
概 况
RIGOL的DSA815是一台规划十分紧凑的仪器，主机顶部带有提手，分量大约为9.4磅(约4.25公斤)，既适合于试验室运用，也适合于便携移动运用。仪器的8寸五颜六色液晶屏占有了前面板上的首要面积，分辨率为800×480像素。这台频谱剖析仪的绝大部分操控按键都与其他更高价位的同类仪器相似，因而任何了解频谱剖析仪运用的用户都会很简略了解根底功用的运用。
不需求经过大多数旧式专业的频谱剖析仪上常见的GPIB接口，选用DSA815上的USB主从接口并合作操控面板上专用的PRINT(打印)按钮，能够十分简略的获取屏幕显现的频谱曲线和相关仪器设置数据。(GPIB——General Purpose Interface Bus, 通用接口总线——又称为IEEE488总线。RIGOL供给了一个USB转GPIB转化器选件。)我十分喜爱它的可翻转前支撑脚规划，支撑起来今后使得仪器在台面上的操作愈加契合人体工程学要求。仪器的旁边面有通风孔，所选用的电扇也很安静。
前面板上有两个50Ω特性阻抗的N型接头，别离用于射频输入(RF INPUT)和盯梢源输出(GEN OUTPUT)。在后面板上除了沟通电源插座外，还有USB和LAN接口，以及3个BNC接头，别离用于10MHz参阅信号的输入、输出和触发信号输入。从外面看起来，整机规划显得十分干练和现代，不知道内部功用和功用怎么呢?
虽然我没能把这个仪器整机进行拆解和剖析(会影响校准精度)，但依据RIGOL的厂家解说，“DSA815选用全数字中频技能(运用DSP技能进行数字信号处理)，使得该频谱剖析仪在完结更小的分辨率带宽设置的一起，减小了本底均匀噪声水平。”仪器的最小分辨率滤波器带宽为100Hz。选用全数字中频技能能够极大的下降硬件电路的复杂度，一起这是整机结构十分紧凑的原因之一。仪器频率掩盖规模为9kHz～1.5GHz，适用于绝大部分业余无线电设备的测验。RIGOL也供给其他系列的频谱剖析仪(DSA1000A系列)，能够掩盖最高到3GHz的频率规模，而且具有更高的灵敏度和更窄的分辨率带宽。
在ARRL试验室傍边，咱们的射频屏蔽室和相关的测验仪器首要用于测验常见的业余电台设备，不具备测验其他试验室仪器的条件。为了验证DSA815仪器功用目标是否契合厂家宣称的目标水平，我将这台仪器寄到了坐落马塞诸塞州Chelmsford市的Essco计量试验室，该试验室为咱们试验室中的测验仪器供给年度计量服务。Essco查看了这台仪器的一切功用目标，很快就贴好计量标签并寄回到ARRL试验室。表1列出了RIGOL这台DSA815-TG的要害功用目标，Essco经过测验后也承认其测验成果契合目标“标称”。
以下厂家宣称的功用目标经坐落马塞诸塞州Chelmsford市的Essco计量试验室检定后承以为契合目标规模。
表1 RIGOL出产的频谱剖析仪，类型为DSA815-TG，序列号DSA8A142400036
应 用
DSA815或许任何其他频谱剖析仪的运用者都需求十分留意输入到仪器测验输入端的功率水平。以RIGOL的产品(DSA815)为例，假如输入超越+20dBm(100mW)功率的射频信号到仪器傍边，很可能会有必定的危险，假如仪器损坏的话，修理和重校准的费用十分昂扬。因而在测验进程中，一般在被测设备和频谱剖析仪之间要串联功率衰减器和步进衰减器。在试验室中，处于安全考虑，以及防止因为过载带来额定的丈量误差，一般操控输入信号起伏不超越1mW，或许运用衰减器将信号起伏衰减到这个巨细再进行丈量。如欲了解更多关于咱们怎么运用频谱剖析仪对业余电台设备进行各种测验的信息，请查看网站上的ARRL试验室操作攻略相关文档。ARRL手册中在测验丈量一章中也具体介绍了频谱剖析仪的相关运用方法。
在现场进行测验
2012年10月份在加州圣克拉拉举行的ARRL Pacificon全国大会上，咱们的DSA815-TG很快就为大会供给服务。在这个大会上，咱们搭建了一个由RIGOL的频谱剖析仪、功率衰减器和步进衰减器以及一个鸟牌43型功率计组成的测验体系展台(如图3所示)。运用这套体系，我测验了几百个V段和U段的手台，每个手台的主人都十分期望了解他(她)自己的电台是否契合FCC频谱纯净度的规范要求(FCC规范97.307e部分)。在整个活动进程傍边RIGOL的仪器不负所望，准确测验并忠诚记录了每个电台的实践功用水平，不像某些被测电台的实践功用未能契合FCC的规范要求。别的，虽然展台顶部的荧光灯十分亮堂，但每个来到我这个展台的人都能够十分简略的读取这台频谱仪液晶屏上显现的内容。
图3 图中穿白大褂的是Bob Allison，呼号WB1GCM。在2012年11月的ARRL全国大会上，Bob帮忙来访者查看他们手台的频谱纯度。大部分电台都契合FCC的规范要求，但也有单个破例。
在ARRL试验室进行测验
回到ARRL试验室，我全面运用了一下这台DSA815-TG，并用它进行了一些收发信机的惯例功用测验。我也发现DSG815-TG的盯梢源十分有用，运用它来扫描测验功放测验进程中所用的带通滤波器功用十分简便易行。图4是一个带通滤波器的频响曲线图，测验进程中，盯梢源输出起伏为-20dBm，开始频率为0MHz，停止频率为30MHz。然后我用存储功用将该带通滤波器的频响曲线转化为CSV(Comma Separated Values, 带有逗号分隔的X轴和Y轴数据)的文件格局存储到U盘上。我用DPlot绘图软件运用这个CSV文件制作了如图5所示的数据曲线图。仔细观察发现，咱们的滤波器在4MHz的频点上有5dB的衰减，这关于75米波段顶端邻近的信号会带来额定的衰减(幸亏测验发现了)。因为咱们原有的HP 8563E频谱剖析仪没有盯梢源选件，我选用HP8563E频谱剖析仪和IFR2040信号发生器搭建了一个测验体系对同一个带通滤波器在几个选定的频点进步行了丈量。其丈量成果与RIGOL的DSA815-TG所取得的测验成果高度一致。关于根底丈量需求而言，看起来RIGOL的DSA815-TG现已能够完结任何一台愈加贵重的频谱剖析仪能够完结的绝大部分使命。更贵的高端频谱剖析仪能够完结更大的测验频段掩盖规模，而且当频谱扫宽在1MHz及以下的时分，高端频谱剖析仪能够供给更小的分辨率带宽。也便是说，在相同的扫宽设置下，能够供给愈加精密的频谱细节情况。表2是DSA815和HP 8563E在这方面的才能比较。
图4 DSA815-TG内置的扫频源能够用于测验滤波器的功用。图示为一个80m波段带通滤波器的幅频呼应曲线。
图5 图示曲线为有图四中进行的滤波器扫频测验后，将测验成果保存为CSV格局，然后导入到DPlot处理软件后制作得到的，测验进程中所用扫频规模为1到10MHz。
其他功用
DSA815-TG前面板上有一个AUTO按钮，按下这个按钮，仪器能够主动寻觅并显现不知道输入信号的频率和起伏。进行手台发射情况测验(手台经过衰减器连接到频谱仪的输入端)的时分，我常常运用这个功用，而且每次运用都很便利。经过AUTO功用，手台的载波信号会主动显现到屏幕中心，而且起伏量程也主动调整到适宜的规模进行显现。我也试过将一个V/U双段的地网天线(GP天线)连接到频谱仪的输入端，然后按下AUTO按钮，很好，本地调频播送电台的信号作为最强的信号主动显现在DSA815的屏幕上了。
大部分频谱剖析仪都会有一个耳机接口，RIGOL的频谱剖析仪也是这样。经过这个耳机接口，用户能够运用频谱剖析仪的解调功用收听调频或许调幅的模仿播送。经过一番调整之后，我能够让RIGOL的频谱剖析仪播放出一个本地调频播送电台的音乐，但很惋惜，解调出来的声响音量有点小。(译者注：这是一个已知的软件BUG，在当前出售的仪器傍边现现已过软件晋级处理了。)
我还碰到的别的一个问题是，在快速调整分辨率带宽、频率扫宽和解调时刻的时分，频谱剖析仪的谱线显现不改写了。仪器一般会在我的设置调整结束之后几秒钟时刻内康复正常，但有一回，我被逼经过开关机让仪器重启以康复正常运用。
选附件
DSA815-TG随机配套了一个印刷版的快速攻略和一张光盘，光盘内有用户手册和编程手册的电子版。你需求自行配套相应的射频电缆和衰减器等部件以进行相关的测验作业。
RIGOL为DSA815频谱剖析仪供给了一系列的选附配件，附件包含USB到GPIB的转化适配器，机架装置套件，便携背包以及功率衰减器等;软件选件包含VSWR测验功用，EMI/准峰值检波器功用以及一个高档丈量软件功用包，高档丈量能够进行包含邻道功率、占用带宽，发射带宽，谐波失真及三阶互调失真等多个丈量功用;配件还有一个东西套件，包含一系列的电缆、射频接头转化适配器和天线等。
DSA815上还有一个选件功用是我期望有的，那便是经过内置电池供电，这个功用在其他厂家的便携式的频谱剖析仪和数字存储示波器上从前见到过。假如有这个内置电池供电的功用，会让这个规划紧凑的仪器在进行户外丈量的时分愈加强壮。
小结
频谱剖析仪关于任何期望进行振荡器、放大器、滤波器、发射机及其他射频单元进行电路制作、调试或评测的爱好者来说，都是一个十分有用的东西。新近大部分爱好者能够买得起在家里运用的频谱剖析仪都是很旧的、非专业的类型。这种频谱剖析仪常常是现已很长时刻没有校准过了，假如呈现毛病的话，不是无法修理便是修起来十分困难。最近也有爱好者将相对简略的硬件合作计算机的声卡和软件配套组合制作出一个相对廉价的射频频谱剖析仪。但现在我们现已有了更好的挑选，RIGOL的DSA815又将技能向前推进了一步，运用数字信号处理技能规划制作出了一个低成本、高集成度和高精度的测验仪器。
整体说来，我对DSA815-TG的功用和易用性十分满足。功用强壮，体积细巧的DSA815频谱剖析仪关于任何测验台来说都是能够考虑增加的下一台仪器。
