基于频谱分析来的RF功率和寄生噪声辐射限制

2014-10-14 10:16:21来源: 21ic

  射频功率的频域测量是利用频谱和矢量信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声辐射的限制,还要配有合适的测量技术来避免误差。

  像频率范围、中心频率、分辨带宽(RBW)和测量时间这些有关频率的关键控制都会影响测量结果。

  频率范围指的是分析仪所能捕获的总频谱分量,而中心频率相当于频率范围的中心。应该注意像频率范围这类频率控制决定了仪器前面板上的频率范围。另一方面,根据频率范围的大小不同,FFT信号分析仪有两个截然不同的采集模式。

  仪器中高达RBW的频率范围的实现方式是:对一段频率进行下变频,然后对下变频信号进行数字化。而对于超出RBW的频率范围,按顺序对频谱段进行变频和数字化。RBW控制频率轴上的频率分辨率。在传统的分析仪中,利用一个窄带滤波器来扫描频率范围来实现频谱显示。滤波器带宽决定了频率轴上的分辨率,因此也是控制的标志。

  与此同时,采用FFT的分析仪没有模拟滤波器,而是采用FFT和相关的窗口参数 (windowingparameter)来确定频率分辨率或者 RBW。与传统的频谱分析仪不一样,目前最新的采用FFT的分析仪可以选择窗口来限制频谱泄漏并改善频域中间隔较小频段的分辨率。那些对FFT分析仪以及 FFT熟悉的人们也许会问,RBW频率分辨率与FFT的抽头的宽度是什么关系?表1显示了在新型的RF信号分析仪中RBW频率分辨率参数(规定在3dB和 6dB处的RBW分辨率)与FFT抽头宽度的关系。

 

表1:RBW频率分析分辨率与FFT分析仪的抽头宽度相关

  采用FFT的分析仪具有窗口选择,用来限制频谱泄漏并改善频域中间隔较小频谱的分辨率。而传统的频谱分析仪则没有这一功能。传统扫描式分析仪的测量时间(或扫描时间)与RBW的平方成反比,这是由模拟滤波器的建立时间确定的。如果要通过降低RBW来改善频率分辨率,则扫描时间要呈指数增加。

  相反,随着RBW的降低,FFT信号分析仪所进行的采集更长,运算量也更大。随着DSP器件速度的加快,测量速度更快,从而实现更高的分辨率或更窄的RBW测量。

图1:频谱分析仪测量结果的频率和幅度关系

  幅度设置

  不同的幅度控制也会影响测量结果,这些包括参考电平(reflevel),衰减器设置和检测模式。参考电平设置了频谱分析仪的最大输入范围。它控制Y轴,这一点与示波器上的“volts/div”相似,必须将其设置到刚刚大于所期望的最大功率测量值。

  最佳参考电平的取值要使得最小的仪器失真(使输入信号饱和的非常低的参考电平导致)和最小的噪声基底(参考电平过高,减小了仪器的灵敏度和动态范围而导致)取得平衡。有时候,设置一个低参考电平对于宽带噪声测量是有好处的,尽管产生一些仪器失真。当能够认可失真时,这样做会改善仪器的灵敏度,并且保证在测量中将其排除在外。

  衰减器设置控制也决定仪器的输入范围。该设置通常被设置到自动模式,软件根据参考电平来调整衰减器的值。
在固件中,频谱分析仪将显示器的Y轴与参考电平或衰减器联动在一起。虚拟仪器则没有限制,如果需要时,显示器的Y轴可以与这些控制相脱离。该功能可以实现频谱的可视化缩放,而不影响仪器的幅度设置。注意,参考电平和衰减器设置都影响可编程衰减器,故只需设置其中的一个即可。

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关键字:频谱分析  RF功率  寄生噪声辐射  分辨带宽

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/1014/article_9680.html
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