【摘　要】介紹了微波頻譜儀（HP859X系列）的工作原理，給出了基本校準程序和幅度校準數據表，以及一些常見故障的檢修方法。
【關鍵詞】頻譜分析儀，原理，故障檢修

1　引　言
頻譜分析儀是微波測量中必不可少的測量儀器之一，它能對信號的諧波分量、寄生、交調、噪聲邊帶等進行很直觀的測量和分析，因此，廣泛應用于微波通信網絡、雷達、電子對抗、空間技術、衛星地面站、EMC測試等領域。
2　微波頻譜儀的基本工作原理和各主要組件的功能
2．1　微波頻譜儀的基本工作原理
為了能動態地觀察被測信號的頻譜，現代頻譜儀大多采用掃頻超外差式接收方案，利用掃頻第一本振的方法，被測信號經混頻后得到固定的中頻信號，經不同帶寬濾波器后，就能觀察到頻差較小的兩個信號。在寬帶外差式頻譜儀設計中，為消除鏡像和多重響應等干擾，常采用兩種方案：第一種是采用預選器；第二種是采用上變頻。由于預選器頻率受下限限制，寬帶頻譜儀總是被劃分成高、低兩個波段。低波段采用高中頻的方案，它只要一個固定的低通濾波器而不是可調的低通或帶通就可以對鏡像進行抑制。高波段采用預選器對輸入信號進行預選，有效地抑制鏡像。圖1是HP859X系列頻譜儀的簡化原理框圖。微波信號經輸入衰減器后被分成兩路，分別輸入到高、低兩個波段。

在低波段，頻率為9kHz～2．95GHz的信號被切換到第一變頻器中的基波混頻器部分（MXR1），得到第一中頻F1IF（3．9214MHz），F1IF經過第二變頻器得到第二中頻F2IF（321．4MHz）。高波段，頻率為2．75GHz～22GHz的信號被切換到預選器（YTF），預選后的信號輸入到第一變頻器中的諧波混頻器部分（MXR2），得到第二中頻F2IF。F2IF經第三變頻器變換得到第三中頻F3IF（21．4MHz）。在該中頻上，對信號進行處理，使信號經不同帶寬濾波器的選擇，再經過線性及對數放大、檢波、數字量化和顯示。調諧方程如下：

式中：N為諧波混頻次數，F1LO為第一本振頻率，F2LO為第二本振頻率，FRF為輸入信號頻率。
2．2　各主要組件的功能
輸入衰減器是0～70dB；以10dB步進的程控衰減器，主要用途是擴大頻譜儀的幅度測量范圍，使幅度測量上限擴展到＋30dBm。它不但用于保護第一變頻器過載，并且用于優化混頻器電平以實現最大的測量動態范圍。該衰減器的默認狀態設置是10dB，用于改善頻譜儀和被測源之間的匹配。
第一本振采用YIG調諧振蕩器（YTO），它具有主線圈和副線圈兩個控制端口，改變流過線圈中的電流的大小就可以改變輸出頻率。掃頻是利用一個斜波信號加在YTO驅動電路上來實現的。它提供的頻率范圍為3～6．8GHz，用于驅動第一變頻器；掃描斜波發生器產生－10V～＋10V的掃描電壓，變換成斜波電流后，用于驅動YTO的掃頻。通常利用跟蹤鎖頻技術或頻率合成技術，將本振鎖定在參考源上，以提高本振的調諧準確度和穩定度。
變頻器的作用就是將微波信號變換成低頻，對于頻率范圍為9kHz～22GHz的寬帶頻譜儀，它的第一變頻器中包含有兩個混頻器，一個是用于低波段的基波混頻器，另一個是用于高波段的諧波混頻器。變頻器中還包括6dB衰減器、單刀雙擲開關及匹配網絡等。它們分別在石英和陶瓷襯底上，是采用微帶技術與集總元件相結合來實現的。因此，第一變頻器是寬帶頻譜儀中最關鍵的微波部件之一。
第二變頻器主要完成第一中頻到第二中頻的變換。本振頻率是3．6GHz，它由600MHz倍頻獲得。第三變頻器將第二中頻變換到第三中頻，其本振為300MHz。步進增益放大器對第三中頻信號進行放大，主要用于參考電平和衰減器變化時整機增益的調整。帶寬濾波器可以提供3MHz～30Hz以1、3、5為步進的多種不同的分辨率帶寬。
調諧濾波器（YTF），用于預選信號，該器件是寬帶微波器件，具有30kHz的濾波帶寬，設計上總是被第一本振所調諧，并有一個固定的頻差（F2IF）。
對數放大器是將信號作對數處理，擴大測量顯示動態范圍。交流信號由檢波器轉化為視頻信號，再進行數字量化。經過各種運算得到的測量結果輸出在顯示器上。
3　頻譜儀的校準
HP859X系列頻譜儀最大的特點就是利用其強大的軟件功能來彌補其硬件設計上的不足，不但減少了硬件設計，而且還減少了硬件的調試環節。
3．1　頻譜儀的校準程序
儀器內部計算機設有三個常用校準程序：頻率校準、幅度校準和預選器（YTF）校準。
3．1．1　頻率校準
當頻譜儀經過振動、運輸、長時間放置或大的環境溫度變化時，頻譜儀頻率調諧會發生變化，帶來頻率測量誤差，嚴重時會出現測量信號左右晃動的現象，通過頻率校準可以排除該現象。校準的過程主要是以300MHz信號為參考信號，對頻譜儀的掃描時間、中心頻率、跨度（掃寬）、YIG主線圈延遲、副線圈靈敏度、掃頻靈敏度進行誤差校準，使頻譜儀頻率調諧范圍正常。
校準方法是：用頻率／幅