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动态范围如何影响频谱分析仪?
发布时间:2021-04-07

在监视城市地区的手机干扰时,现场测试工程师经常会遇到障碍,干扰信号太弱。此类信号通常低于测量仪器(例如频谱分析仪)的本底噪声。 动态范围如何影响频谱分析仪? 诸如频谱分析仪之类的仪器将依靠高动态范围来切穿不需要的伪像。谐波和互调可能会超出本底噪声,从而损害频谱分析仪的性能。了解组成动态范围的参数不仅可以帮助确保频谱分析仪正常工作,而且可以提供有关所有应符合ITU准则的仪器的关键信息。 某些步骤可以帮助提高灵敏度,例如降低参考电平,输入衰减或分辨率带宽(RBW)。诸如频谱分析仪前置放大器之类的设备也可以减少那些低噪声问题。尽管这些变化可以降低机器的本底噪声,但它们也可能降低设备对更强信号的抗扰性。从在非线性区域中运行开始,那些更强的信号可能会对设备产生纹波效应。该设备可能会产生干扰,谐波和互调产物。二次谐波也可能发生,其工作频率是输入信号频率的两倍。设备会将这些信号显示为实际信号,这似乎是网络中的干扰发射机(请参见图1)。 动态范围 高动态范围为这些错误信号提供了解决方案。具有高动态范围,频谱分析仪和其他测试仪器可以掩盖或减少二次谐波。 动态范围是在伪影出现在本底之上之前可以检测到***小和***大强度信号的区域。通常,当此区域较大或伪像的振幅较小时,会出现较高的动态范围。高动态范围还减少了这些伪像(如谐波)被误认为真实信号的机会。理想情况下,仪器将具有较高的互调自由动态范围(IMFDR)。设备的IMFDR是动态范围,在这种范围内,有害的互调仍低于本底噪声。 高动态范围(HDR)一词通常同时用于频谱分析仪和无线电接收器。即使该区域中有大信号,具有HDR的设备也可以记录这些小信号。为了实现HDR,频谱分析仪***先需要对小信号进行高灵敏度测试。该设备还需要具有消除那些大信号引起的拥塞的能力。 高动态范围对于频谱分析仪至关重要,但也需要灵活性。根据对更高或更低信号电平的需求,动态范围可以改变。当在非线性区域工作时,那些不需要的伪像会进一步损害动态范围。使用频谱分析仪时,尤其应注意以下两个问题:谐波和互调。 谐波-如上所述,二次谐波的发生频率是输入信号频率的两倍。高阶(即n阶)谐波在输入频率的n倍处发生。谐波只会在存在信号时发生,通常是在设备中的射频组件在非线性区域中以更高的功率电平工作时。 互调-来自RF组件的另一个工件,该组件在互调中工作于非线性区域。但是,与谐波不同,互调将两个或多个信号混合在一起以形成新的输入频率。例如,频率f1和f2的二阶互调频率为f1 + f2和f2-f1,三阶互调频率为2f1 + f2、2f2 + f1、2f1-f2和2f2-f1。 信号电平
伪影还将根据输入信号的变化而发生很大变化。例如,二阶伪像的dB会改变两倍于输入变化的大小。三阶伪像将类似地将输入信号变化的变化增加三倍。 截取点也根据仪器的动态范围和输入衰减而有所不同。取决于工件,这是呈现截取点的方式: IP2 / SOI:基于互调产物的二阶截点。 IP3 / TOI:基于互调产物的三阶截点。 SHI:基于谐波的二阶截点。 THI:基于谐波的三阶截点。 IP2 / SOI,SHI,IP3 / TOI和THI的值会随着仪器的输入衰减而自动更改。为了保持精度,动态范围和相关规格应做相同的事情。 拦截点
输出功率及其相关的谐波直接反映了输入功率。随着输入功率以该线性关系增加,输出信号功率将与伪像的电平相交。当涉及三阶互调时,该拦截点称为TOI或IP3。此时,信号相等,三阶伪像与目标信号之间的电平差和动态范围为0 dB。 其他拦截点具有相似的名称和定义:IP2 / SOI,SHI和THI。当单个产生谐波的强信号干扰弱信号的测量时,SHI表示动态范围。当两个或更多个强输入信号引起谐波干扰时,会发生THI。 截点将根据诸如二次谐波或三次谐波和互调之类的因素而变化。 丹尼尔
截取点并不是仪器的IMFDR的唯一关键方面。另一个因素显示平均噪音水平(DANL)。仪器的测量系统取决于其自然噪声。较低的本底噪声导致较大的动态范围。系统灵敏度,RBW设置和热噪声都会影响DANL。 要找到动态范围,无论测试IP2,IP3,DANL还是噪声系数(NF),仪器设置都应该相同。