频谱仪与EMI接收机测量值解析

频谱仪默认单位dBm，是功率电平值；EMI接收机默认单位dBμV，是电压电平。为什么使用不同的测量单位？除了单位不同，这两种仪器对同一个信号的测量值如何换算，如果在仪器上设置成一致的单位，读数是否能够一致？产生这些疑问的原因在哪里？

频谱仪与接收机测量值解析

功率谱指的是信号在每个频率分量上的功率，频谱其实是一个幅度谱，是信号在各个分量上的电压幅度，所以功率就是电压的平方再除以电阻值。 频谱仪的"频谱"实际是"功率谱"，默认使用功率单位dBm；根据各种EMC标准，要求EMI接收机测量每个频率点的电压值，默认使用电压单位dBμV。 频谱仪和EMI接收机都采用超外差式架构，也就是输入信号经过衰减/放大/混频/滤波/检波/数字处理从而获得测量值，其中检波获得电压值，因此，两种仪器初始测量获得的量值对应电压值。 频谱仪和接收机默认阻抗50Ω，根据初始电压值和50Ω阻抗，可以换算其它量值单位。例如，经过简单换算可知 0dBm = 107dBμV。目前常用的频谱仪和接收机可以切换设置显示测试单位，自动换算显示正确结果，但是需要注意两种仪器不同的带宽及其定义方式。 在信号测量领域，"宽度"的定义，无论是脉冲宽度还是带宽，测量点都是在峰顶线性幅度-50%的位置。频谱仪的RBW分辨率带宽是-3dB带宽，因为频谱仪测功率值，10lg(0.5)=-3dB；EMI接收机的中频带宽-6dB带宽，因为是测电压值，20lg(0.5)=-6dB。而且，在CISPR标准规定中，EMI接收机的-6dB中频带宽需要根据频率选择200Hz/ 9kHz/ 120kHz/ 1MHz。

当输入信号CW连续波时，同样单位情况下，两种仪器的测量值是一致的；如果是宽带信号输入，由于带宽定义方式不同，两者测量值有差异；如果将两者的带宽和定义方式采取相同的设置，任意输入信号，在没有其它频率的大信号伴随输入信号的情况下，两种仪器测量值一致。 当输入信号伴随其它频率的大信号时，频谱仪可能过载，而EMI接收机预选器的作用，滤波其它频率大信号，保持高灵敏度的同时避免过载。预选器除了以上优点，缺点是额外的插损以及滤波器不平坦度带来额外的不确定度。

DUT阻抗对测试值的影响

频谱仪和EMI接收机的默认仪器阻抗都是50Ω，在测量信号时，默认被测设备DUT端口阻抗也是50Ω。当DUT的阻抗不是50Ω且偏离很大时，读数值仅代表输入信号在50Ω仪器内阻上的电压，如果想要获得DUT输出电平值，需要在已知DUT输出阻抗的情况下，通过分压系数计算。

频谱仪I/Q数据如何计算信号功率

在远程控制频谱仪读取I/Q数据以后，新手常犯错误：认为信号的功率电平P(dBm)=10·lg(I^2+Q^2)，发现计算结果错误，跟实际信号电平值相差约13dB，为什么？

原因是读取的I/Q数据单位是V，阻抗50Ω，正确的功率计算公式应当是：

P(dBm)=10·lg((I^2+Q^2)/50)+30

这种计算方法适用于所有射频测量领域的接收机相关数据处理，包括各种频谱仪、接收机，也包括矢量网络分析仪和综测仪等仪表内的接收机数据处理，包括FFT频谱分析的对数值处理。