单音频谱与FMCW频谱的读数

单音频谱

图1为我们做的一款25MHz~6GHz的连续波射频信号源，具体参数参见https://item.taobao.com/item.htm?spm=a2oq0.12575281.0.0.50111debAXzFGv&ft=t&id=587591100657，其实测频谱如图2所示，图2读数为-0.4dBm，此时如果使用功率计测量其功率，测试结果仍为-0.4dBm。可见单音频谱使用频谱仪可以直接读取其功率数值。在这里插入图片描述

图1：可编程25 MHz ~ 6.4 GHz信号源

FMCW频谱

FMCW的频谱是一个类似矩形的频谱，FMCW频谱详情参见博文《FMCW频谱》（https://blog.csdn.net/mzldxf/article/details/100938254），我们使用满洲里国峰电子科技的X波段信号源做测试，使用的硬件：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a2oq0.12575281.0.0.50111debnPI0sP&ft=t&id=595600167909，使用频谱仪测试，频谱仪检波类型选择均方根检波（RMS），测试结果如图2所示：
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图2：X波段信号源频谱（均方根检波）

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图3：X波段信号源数据手册

该X波段信号源配有可调增益放大器，改变控制电压可以改变输出功率。图3为数据手册的截图，手册中标注的是输出功率最大可调至17dBm，而当我们调整控制电压使其输出功率最大时，却测得是图2的-27dBm，两者差距太大。为了验证，我么使用功率计再次测量，测量结果为17dBm和手册中的数据一致。那么使用频谱仪测试的时候，问题出在哪里了呢？

频谱仪的纵轴含义与功率换算

继续讨论纵轴测出的是什么测量量之前，我们温习一下频谱仪的结构，频谱仪实际上是一个高端的射频接收机（实际上频谱仪的结构远不只图2所示的一级混频这么简单，但基本原理如此。），结构如图4所示：

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图4：简化版频谱仪

我们看到频谱仪中有一个黄色的滤波器，我们调节频谱仪的“分辨率带宽（RBW）”这个参数的时候，就是在调节这个滤波器的带宽。而只有在这个滤波器带宽内的信号功率才能被频谱仪接收到，不在带宽内的信号被滤波器滤掉了。

可见频谱仪测量的既不是该频率点的功率值，也不是功率谱密度，而是在这个RBW内，接收到的功率。比如图2 中的滤波器带宽是100kHz，显示的数值是-27dBm，表示这个-27dBm的功率是在100kHz带宽内频谱仪接收到的功率，由此可以计算出功率谱密度：

    −27dBm−10log（RBW）=−77dBm/Hz=1.995e−8mW/Hz

这个滤波器的带宽叫做“分辨率带宽”，就是上式中的RBW。
输出功率=功率谱密度×信号带宽

	Pout=1.995e−8mW/Hz×3GHz=59.86mW=17.77dBm

与数据手册的数值基本一致，使用积分更精确的结果。

功率监测功能

现代的新款频谱仪都可以选购功率监测功能，使用该功能就，频谱仪自己就可以完成上述的计算，而且使用的是积分算法，测算更准确。需要注意的是，使用该功能，通常必须选择均方根检波模式。

仪器没有功率监测功能怎么办？

如果是旧式仪器，或者二手仪器，没办法购买选件了，怎么计算呢？为此我们设计了一款小程序，链接：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a2126o.success.result.1.a0d54831eYGwPU&id=646460376724。输入数据就可以自动帮大家测算出结果，如图5所示：
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