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使用频谱信号剖析约束RF功率和寄生噪音辐射

射频功率的频域测量是利用频谱和向量讯号分析仪所进行的最基本的测量。这类系统必须符合有关标准对功率传输和寄生噪音辐射的限制,还要配有合适的测量技术来避免误差。

射频功率的频域丈量是运用频谱和向量信号剖析仪所进行的最基本的丈量。这类体系有必要契合有关规范对功率传输和寄生噪音辐射的约束,还要配有适宜的丈量技能来防止差错。 像频率规模、中心频率、分辩频宽(RBW)和丈量时刻这些有关频率的要害操控都会影响丈量成果。

频率规模指的是剖析仪所能撷取的总频谱重量,而中心频率相当于频率规模的中心。应该留意像频率规模这类频率操控决议了仪器前面板上的频率规模。另一方面,依据频率规模的巨细不同,FFT信号剖析仪有两种天壤之别的收集形式。

仪器中高达RBW的频率规模的完成方法是:对一段频率进行下变频,然后对下变频信号进行数字化。而关于超出RBW的频率规模,按次序对频谱段进行变频和数字化。RBW操控频率轴上的频率分辩率。在传统的剖析仪中,运用一个窄频滤波器来扫描频率规模来显现频谱。滤波器频宽决议了频率轴上的分辩率,因而也是操控的标志。

与此同时,选用FFT的剖析仪没有模仿滤波器,而是选用FFT和相关的窗口参数(windowing parameter)来确认频率分辩率或许RBW。与传统的频谱剖析仪不一样,现在最新的选用FFT的剖析仪能够挑选窗口来约束频谱走漏并改进频域中距离较小频段的分辩率。那些对FFT剖析仪以及FFT了解的人们或许会问,RBW频率分辩率与FFT抽头的宽度是什么联系?表1显现了在新式的RF信号剖析仪中RBW频率分辩率参数(规定在3dB和6dB处的RBW分辩率)与FFT抽头宽度的联系。


表1:RBW频率剖析分辩率与FFT剖析仪的抽头宽度相关

选用FFT的剖析仪具有窗口挑选,用来约束频谱走漏并改进频域中距离较小频谱的分辩率。而传统的频谱剖析仪则没有这一功用。传统扫描式剖析仪的丈量时刻(或扫描时刻)与RBW的平方成反比,这是由模仿滤波器的建立时刻确认的。假如要透过下降RBW来改进频率分辩率,则扫描时刻要呈指数添加。 相反,跟着RBW的下降,FFT信号剖析仪所进行的收集更长,运算量也更大。跟着DSP组件速度的加快,丈量速度更快,完成更高的分辩率或更窄的RBW丈量。

起伏设置

不同的起伏操控也会影响丈量成果,这些包含参阅电平(ref level),衰减器设置和检测形式。参阅电平设置了频谱剖析仪的最大输入规模。它操控Y轴,这一点与示波器上的‘volts/div’类似,有必要将其设置到刚刚大于所希望的最大功率丈量值。

为了比较这些差错,就有必要疏忽基准频率差错,这是由于能够运用一个像铷频率这类的精细频率源来对其进行补偿。在扫频式频谱剖析仪中,当频率规模大于50kHz以及RBW设置超越1kHz时,丈量功用将受到影响,除非选用最佳化的技能,例如将100MHz的频率放置到频率规模的中心。

假如选用较小的RBW,意味着测验时刻的拉长,这是由于扫描时刻的问题,由于一般的频谱剖析仪中需求150-200ms的扫描时刻。丈量算法约束了依据FFT剖析仪的丈量精细度。例如,先进的光谱丈量剖析东西套件中选用了内插技能,可完成比RBW所能完成的更高分辩率,如上所述,RBW设置到2kHz将确保更高的精细度

依据FFT的剖析仪选用能够完成准确丈量的高RBW设置,即使是没有运用精细度最佳化的丈量技能。这意味着在相同的测验时刻内能够完成更快和更精细的丈量。信号剖析仪能够履行长度小于20ms的测验样本,这比频谱剖析仪高6倍。

除非选用了适宜的丈量设置,不然即使是关于同一台测验仪器,也会导致丈量成果改动很大。因而,深化了解作业原理对正确地设置丈量仪器来说至关重要。


表2:频谱剖析仪丈量形式能够影响功率丈量成果

最佳参阅电平的取值要使得最小的仪器失真(使输入信号饱满的十分低的参阅电平导致)和最小的噪音基底(参阅电平过高,削减了仪器的灵敏度和动态规模而导致)取得平衡。有时候,设置一个低参阅电平关于宽带噪音丈量是有优点的,虽然发生一些仪器失真。当能够认可失真时,这样做会改进仪器的灵敏度,并确保在丈量中将其扫除在外。

衰减器设置操控也决议仪器的输入规模。该设置一般被设置到主动形式,软件依据参阅电平来调整衰减器的值。 在韧体中,频谱剖析仪将显现器的Y轴与参阅电平或衰减器联动在一起。虚拟仪器则没有约束,假如需求时,显现器的Y轴能够与这些操控脱离。该功用能够完成频谱的可视化缩放,而不影响仪器的起伏设置。留意,参阅电平缓衰减器设置都影响可程序衰减器,故只需设置其间的一个即可。

检测形式是另一种起伏操控方法,适用于传统的扫描频谱剖析仪,但不能用于依据FFT的剖析仪。可分为一般、峰值、采样或负峰值等形式,详细检测形式决议了频谱剖析仪怎么削减频谱信息,或许说怎么紧缩频谱信息。

别的它还影响总功率丈量。当频谱数据点超越频谱剖析仪所能显现的点数时,剖析仪将从数据削减战略中获益。这将使检测形式改动功率丈量。


图1:频谱剖析仪丈量成果的频率和起伏联系

影响精细度的要素

频谱剖析仪选用开始和停止频率之间的频率扫描。一个模仿斜坡信号发生该频率扫描信号,而开始频率由来自高精细度的时刻基准信号组成。所以,丈量精细度由模仿斜坡信号和IF滤波器的中心频率所决议。

依据FFT的剖析仪,没有这样的模仿斜坡信号,故没有这些要素的约束,因而在整个丈量规模内具有共同的精细度。规模内的精细度则取决于时基和丈量算法,故能够比较容易地取得频率精细度和重复性。

在传统型扫描剖析仪中,频率差错的原因包含基准频率差错,频率规模精细度(规模的5%)和RBW(RBW的15%)。相应地,在依据FFT的剖析仪中的频率差错则包含基准频率差错和RBW,详细取决于丈量算法,改动规模为RBW的>50%到10%之间。

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