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无处不在的噪声是射频和微波设计师的敌人,对此不应感到惊奇。噪声限制了通信接收器检测弱信号的能力,从而妨碍设计师实现最佳的接收器性能。传输信号中的噪声恶化了性能,不仅是对传输信号,而且同样是对周围的频谱。由于噪声是普遍存在的,多年以前,射频和微波行业就建立了一个称为噪声系数的测量参数,以定量元件或系统给通过它的信号增加了多少噪声。 虽然噪声系数是一种用于描述射频和微波系统噪声和接收器灵敏度的参数,但它也是最重要和广泛使用的参数。对于各次测量和使用不同仪器的测量,噪声系数测量总是要求高精度和重复性。精度和重复性保证了元件和子系统制造商和他们的客户所进行规定性能测量的一致性。 噪声系数基础作为测量参数的噪声系数早在二十世纪四时年代就开始使用,工程师Harold Friis把它定义为用分贝(dB)表示的射频或微波器件输入处的信噪比(SNR)除以输出处的SNR。从它的名称可知,SNR是在给定传输环境中的信号电平与噪声电平之比。SNR越高,就有越多的信号超过噪声,使信号更容易检测。因此噪声系数是越低越好,因为在理想情况下,微波元件、子系统或系统应没有噪声施加到通过的信号上。但实际上所有电子器件都会增加一些噪声,叠加最低噪声的是最好的器件,这些器件有最低的噪声系数。 噪声系数的重要性有多高?不管如何估计噪声系数对系统整体性能和成本的重要性都不会过高。例如,把直播卫星的噪声系数降一半,即从2dB降到1dB,与把卫星转发器的功率增加25%在性能上有相同的效果。显然,制造商会发现增加空间发射机功率的成本要远远高于改进地面站接收器低噪声放大器(LNA)性能。 在卫星接收器生产线中,只需调整阻抗电平或选择适合的晶体管,就能把噪声系数降低1dB。1dB噪声系数的降低与增加天线25%的面积有同样效果。增加天线尺寸也增加了成本,加大了操纵和支持机构的体积和重量,对于有美学考虑的DBS这类应用,这样的天线是太大了。 在无线通信系统中,具有低噪声系数的基站可减小与之通信的移动台发射功率,这对于电池寿命,大小和重量都有积极的影响。 在发射机设计中噪声也极为重要。例如,无线基站线性功率放大器中过高的噪声会降低邻道接收质量,也就是达不到规章对干扰的要求。 进行噪声系数测量有几种技术和仪器可用于噪声系数的测量,从专用噪声系数分析仪到频谱分析仪,网络分析仪和真有效值功率计。如所预期的,专用的噪声系数分析仪提供最低的测量不确定度,其次是频谱分析仪(如果配备前置放大器)。Agilent ESA-E系列经济型频谱分析仪带有可选的集成前置放大器(选件1DS),可根据分析仪的频率范围提供10MHz至1.5GHz或3GHz的噪声系数测量。Agilent ESA-E系列频谱分析仪是PSA系列高性能频谱分析仪和 Agilent NFA系列噪声系数分析仪的补充。如果您的应用只需要中等性能的频谱分析工具,它就是最物美价廉的解决方案。过去使用频谱分析仪测量噪声系数需要许多步骤和若干数学计算,这是繁杂和容易出错的过程。现在,ESA-E系列新的噪声系数测量专用件实现了包括计算在内的整个过程自动化。这是非常精确和易于使用的解决方案。新的测量专用件是频谱分析仪丰富通用能力环境的集成部分,包括单键功率测量,以及与8?601A VSA软件链接的相位和调制分析。若要求更高的频谱分析能力和优异的仪器不确定度,用户可选择PSA系列频谱分析仪。PSA有您期望于高性能频谱分析仪的所有功能,以及与ESA-E系列同一用户界面的噪声系数测量专用件。因此,客户能无缝地从一种仪器转到下一种仪器,而不必担心还要去熟悉仪器间的细微差别。ESA- E系列和PSA系列频谱分析仪的用户可能会认为不再需要专用的噪声系数分析仪。但所有这三种仪器都有各自适应的环境。频谱分析仪是设计师手中最常用和功能最全的测量工具,几乎在每一张测试台上都能找到它。例如可首先定位寄生信号,然后测量器件在无干扰噪声测量频率处的噪声系数。这样,带噪声系数测量专用件的ESA-E系列就成为要以经济价格得到众多测量能力设计师的理想解决方案。这是业内最灵活的频谱分析仪,它带有插卡箱结构,完全适应对定制能力的要求。PSA系列是灵活性、速度、精度和动态范围的优异组合,可提供最先进的频谱分析功能。而噪声系数分析仪是完全针对应用的仪器,仅用于测量噪声系数、增益和相关量。与频谱分析仪及其它仪器相比,噪声系数分析仪更快,更易用、精度更高、频率范围更宽。因此是得到所可能最好不确定度的最高端的选择,特别是对于3GHz以上频率。在给出达26.5GHz全部性能指标的仪器中,最快和最精确的仪器是Agilent NFA系列噪声系数分析仪。
1) 频谱分析仪的校准:频谱分析仪一般都有固定幅度和频率的校准器,使用频谱分析仪测量信号特别绝对信号电平测量时,需要对频谱分析仪进行校准,以保证信号测量精度;另外,通过校准信号的测量,可以检查频谱分析仪是否有问题。2) 射频输入信号电平小于频谱分析仪允许的安全电平:在频谱分析仪输入端接入射频信号之间,一定要对输入信号电平进行正确估算,避免频谱分析仪射频输入大于频谱分析仪允许的安全电平,否则将会烧毁频谱分析仪输入衰减器和混频器。特别是在高功率信号测量中,要格外小心谨慎。例如用频谱分析仪测量1W以上高功率放大器时,注意在频谱分析仪输入端接衰减器,以使频谱分析仪的射频输入信号小于频谱分析仪允许的安全电平。3) 确定频谱分析仪是否允许直流信号输入:某些频谱分析仪不允许直流信号输入,因此注意测量信号是否包含直接成分。特别是在某些系统中,射频信号和直流信号用同一根电缆传输,此时要特别小心,信号接入频谱分析仪射频输入端口之前,一定在频谱分析仪输入端接隔直流器,以免损坏仪器。例如在很多卫星通信系统,低噪声放大器的直流加电线和射频信号传输采用同一根电缆,测量这样射频信号时,特别注意在频谱分析仪射频输入接隔直流器,保护频谱分析仪的射频输入电路。4) 低电平信号测量:频谱分析仪的灵敏度是指在特定带宽下,频谱分析仪测量小信号的能力。因此,在测量低电平信号时,特别是测量信号接近频谱分析仪本底噪声时,应减小频谱分析仪的射频衰减和分辨带宽,提高频谱分析仪的灵敏度,提高低电平信号的测量精度。另外减少视频带宽和采用视频平均技术,虽然不影响频谱分析仪的灵敏度,但可以改善小信号测量精度。5) 合理设置频谱分析仪参数:在测试射频信号时,合理设置频谱分析仪的分辨带宽、扫频带宽、视频带宽和扫描时间等,确保频谱分析仪CRT不出现测量不准的信号提示。当频谱分析仪CRT出现测量不准信息,此时测量无法保证测量精度。
频谱分析仪是一种常用的[url=http://www.d117w.com]电子测试测量仪器[/url],主要用于射频和微波信号的检测,在许多领域有一定的应用。频谱分析仪的功能相对比较强大,初学者在使用光谱仪方面有一些常见的问题需要用户的注意,在使用频谱分析仪测试容易进入一些误区和疑惑。今天的小编向大家介绍[url=http://www.d117w.com/xwzx/cjwt/539.html][b]频谱分析仪使用的常见六大问题[/b][/url]。[align=center][img=频谱分析仪]http://www.d117w.com/uploads/171223/1-1G223145I3913.jpg[/img][/align][b] 频谱分析仪六大常见问题解答[/b] Q1:如何设置频谱仪最佳的灵敏度观察微弱信号 A:首先根据被测小信号的大小设置相应的中心频率、扫宽(span)以及参考电平 然后在频谱分析仪没有出现过载提示的情况下逐步降低衰减值 如果此时被测小信号的信噪比小于15db,就逐步减小rbw,rbw越小,频谱分析仪的底噪越低,灵敏度就越高。 如果频谱分析仪有预放,打开预放。预放开,可以提高频谱分析仪的噪声系数,从而提高了灵敏度。对于信噪比不高的小信号,可以减少vbw或者采用轨迹平均,平滑噪声,减小波动。 需要注意的是,频谱仪测量结果是外部输入信号和频谱分析仪内部噪声之和,要使测量结果准确,通常要求信噪比大于20db。 Q2:分辨率带宽(rbw)是不是越小越好? A:rbw越小,频谱分析仪灵敏度就越好,但是,扫描速度会变慢。最好根据实际测试需求设rbw,在灵敏度和速度之间找到平衡点-既保证准确测量信号又可以得到快速的测量速度。 Q3:平均检波方式(averagetype)如何选择:power?logpower?voltage? logpower对数功率平均:又称videoaveraging,这种平均方式具有最低的底噪,适合于低电平连续波信号测试。但对”类噪声“信号会有一定的误差,比如宽带调制信号w-cdma等。 功率平均:又称rms平均,这种平均方式适合于“类噪声“信号(如:cdma)总功率测量。 电压平均:这种平均方式适合于观测调幅信号或者脉冲调制信号的上升和下降时间测量。 Q4:扫描模式的选择:sweep还是fft? A:现代频谱仪的扫描模式通常都具有sweep模式和fft模式。通常在比较窄的rbw设置时,fft比sweep更具有速度优势,但在较宽rbw的条件下,sweep模式更快。 当扫宽小于fft的分析带宽时,fft模式可以测量瞬态信号 在扫宽超出频谱分析仪的fft分析带宽时,如果采用fft扫描模式,工作方式是对信号进行分段处理,段与段之间在时间上存在不连续性,则可能在信号采样间隙时,丢失有用信号,频谱分析就会存在失真。这种类型信号包括:脉冲信号,tdma信号,fsk调制信号等。 Q5:检波器的选择对测量结果的影响? peak检波方式:选取每个bucket中的最大值作为测量值。这种检波方式适合连续波信号及信号搜索测试。 sample检波方式:这种检波方式通常适用于噪声和“类噪声”信号的测试。 negpeak检波方式:适合于小信号测试,例如,emc测试。 normal检波方式:适合于同时观察信号和噪声。 Q6:跟踪源(tg)的作用是什么? A:跟踪源是频谱分析仪上的常见选件之一。当跟踪源输出经被测件的输入端口,而此器件的输出则接到频谱仪的输入端口时,频谱仪以及跟踪源形成了一个完整的自适应扫频测量系统。跟踪源输出的信号的频率能精确地跟踪频谱分析仪的调谐频率。频谱仪配搭跟踪源选件,可以用作简易的标量网络分析,观测被测件的激励响应特性曲线,例如:器件的频率响应、插入损耗等。 以上给大家解答了一些关于频谱分析仪在使用过程中经常遇到的一些问题,遇到这些问题可以根据频谱分析仪工作原理来分析。通过对于频谱分析仪的常见问题的了解,在对于频谱分析仪的使用可加深了解,能够更快的提高效率。