對(duì)射頻工程師來說,在其產(chǎn)品生命周期的各個(gè)階段,都會(huì)用到一種基本而又至關(guān)重要的測(cè)量工具:頻譜分析儀或信號(hào)分析儀。儀器的關(guān)鍵指標(biāo),比如性能、精度和速度等,可協(xié)助射頻工程師提升設(shè)計(jì)質(zhì)量,并有助于提高測(cè)試效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
“信號(hào)分析儀”通常是指具有以下特征的儀器:采用頻譜分析儀架構(gòu)和全數(shù)字中頻(IF)區(qū)段, 以復(fù)雜矢量方式處理信號(hào),實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制分析與時(shí)間捕獲等多域操作。
分辨率帶寬是一項(xiàng)基本的分析參數(shù)。在以分離重要頻譜分量和設(shè)置本底噪聲為目標(biāo)時(shí),分辨率帶寬所扮演的角色便更加重要。它能夠讓您更輕松地從分析儀或 DUT 引發(fā)的噪聲 中,識(shí)別出所需的信號(hào)。 在執(zhí)行要求苛刻的測(cè)量時(shí),頻譜分析儀必須精確,并且要有測(cè)量速度與高動(dòng)態(tài)范圍的恰當(dāng) 配合。在大多數(shù)情況下,如果過于偏重一面,就會(huì)對(duì)另一面造成影響。采用或窄或?qū)挼姆直媛蕩捑褪且豁?xiàng)重要取舍。
測(cè)量低電平信號(hào)時(shí),較窄的設(shè)置較為有利:可以降低頻譜分析儀的顯示平均噪聲電平(DANL),從而增大動(dòng)態(tài)范圍和提高測(cè)量靈敏度。 在圖 1 中可看到,將分辨率帶寬從 100 kHz 更改為 10 kHz,便能夠?qū)γ黠@的 –103 dBm 信號(hào)進(jìn)行更準(zhǔn)確的測(cè)量:分辨率帶寬 減少 10 倍可使 DANL 提升 10 dB。
當(dāng)然,較窄的設(shè)置不會(huì)永遠(yuǎn)都是好的選擇。對(duì)于調(diào)制信號(hào),必須將分辨率帶寬設(shè)置得足夠?qū)挘蛊淠軌虬厧А3沁M(jìn)行集成式頻段功率測(cè)量(例如合并多個(gè)測(cè)量點(diǎn)以涵蓋整個(gè)信號(hào)帶寬),否則就會(huì)使功率的測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確。通常,對(duì)排列緊密的寬帶數(shù)字調(diào)制信號(hào)來說,這種測(cè)量方法 — 把使用窄分辨率帶寬測(cè)得的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)功率綜合起來最為實(shí)用。 窄帶寬設(shè)置有一個(gè)重要的缺點(diǎn):掃描速度慢。
掃描速率通常與分辨率帶寬的平方成正比,因此相 較于較窄的設(shè)置,較寬的設(shè)置可以大幅加快掃描整個(gè)頻率掃寬的速度。圖 2 和圖 3 比較了分別 使用 10 kHz 和 3 kHz 的分辨率帶寬,測(cè)量 200 MHz掃寬的掃描時(shí)間。
了解選擇分辨率帶寬的基本取舍可幫助您調(diào)整相關(guān)設(shè)置,把重點(diǎn)放在最重要的測(cè)量參數(shù)上。取舍不當(dāng)?shù)膯栴}雖然難以最終消除,但現(xiàn)今的信號(hào)分析儀可以幫您減少甚至避免。
現(xiàn)在的分析儀可利用快速傅立葉變換(FFT)、數(shù)字分辨率帶寬過濾以及掃描速度效應(yīng)修正等數(shù) 字信號(hào)處理,確保準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果;即使在使用窄分辨率帶寬時(shí)也不例外。以“快速掃描”為例,該功能可將窄帶寬測(cè)試的掃描速率提高 50 倍。
信號(hào)分析儀可在中心頻率/掃寬/RBW 自動(dòng)耦合時(shí),自動(dòng)執(zhí)行這些改善措施。用戶還可以對(duì)速度和精度等特定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行手動(dòng)優(yōu)化,對(duì)相關(guān)設(shè)置執(zhí)行進(jìn)一步微調(diào)。
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