是德科技X系列頻譜分析儀在測(cè)量中需要注意什么

在無線收發(fā)機(jī)系統(tǒng)中，放大器(PA)、低噪放(LNA)以及以他們?yōu)楹诵慕M成的射頻前端組件(FEM)的特性被工程師重點(diǎn)關(guān)注。測(cè)量人員不僅會(huì)用正弦信號(hào)來表征放大器的基本特性，例如增益、諧波，雜散、互調(diào)失真等，也會(huì)采用通信中的真實(shí)寬帶信號(hào)，例如5G NR，WALN等來測(cè)量器件的帶內(nèi)帶外的失真特性。

目前是德科技的X系列頻譜分析儀可以采用內(nèi)置的power suite軟件執(zhí)行一鍵式的頻譜、積分功率帶寬(Channel Power)、占用帶寬(Occupied BW)、鄰道功率(ACP)、功率互補(bǔ)累積分布函數(shù)(CCDF)，諧波，互調(diào)失真(TOI)等基本信號(hào)參數(shù)的測(cè)量。今天我們以一個(gè)基本的放大器為例，用頻譜儀來測(cè)量它的諧波、雜散、互調(diào)等基本參數(shù)，并評(píng)估在5G NR信號(hào)下的鄰道功率比(ACP)，CCDF等參數(shù)。我們看看在這些測(cè)量中我們需要注意些什么。

Tips1：正確設(shè)置儀器的ATT

頻譜分析儀的第一部分是衰減器。它的作用是保證信號(hào)在輸入混頻器時(shí)處在合適的電平上，防止發(fā)生過載、增益壓縮和失真。頻譜儀內(nèi)部的衰減器通常是基于基準(zhǔn)電平值自動(dòng)設(shè)置，不過也能以10dB，5dB，2dB 甚至1dB的步進(jìn)來手動(dòng)選擇衰減值。測(cè)量有增益的DUT(例如PA)時(shí)，需要注意輸入頻譜儀的信號(hào)不要超過損壞電平。因此我們通常選擇在頻譜儀的RF輸入端加入一個(gè)外部衰減器來保護(hù)儀表。

在放大器的諧波和互調(diào)測(cè)試中，我們同時(shí)要在信號(hào)分析儀上觀察一個(gè)高功率信號(hào)和低功率信號(hào)，這需要我們特別小心頻譜儀內(nèi)部的失真。通常最有效的方法是手動(dòng)增加一些內(nèi)部衰減器的設(shè)置。

Tips2：正確設(shè)置儀器的RBW

降低頻譜儀的RBW有兩個(gè)好處，首先更小的RBW可以讓頻譜儀在頻域上分辨兩個(gè)靠的更近的信號(hào);其次，通過降低RBW，可以有效降低頻譜儀的本底噪聲，減少小信號(hào)測(cè)量時(shí)的誤差。當(dāng)分辨率帶寬從 100 kHz 減少至 10 kHz 時(shí)，上圖中藍(lán)色跡線的本底噪聲降低了 10 dB。

降低RBW的缺點(diǎn)就是會(huì)增加頻譜儀的掃描時(shí)間。傳統(tǒng)的模擬分辨率濾波器可以看出，分析儀的掃描速率與分辨率帶寬的平方成反比。如今Keysight的X系列頻譜分析儀采用了全數(shù)字中頻結(jié)構(gòu)，不僅可以最小設(shè)置到1Hz的RBW，而且可以通過FFT提升掃描速度。

Tips3：正確設(shè)置信號(hào)的路徑

通常在做頻譜分析時(shí)，我們不會(huì)關(guān)注信號(hào)路徑的影響。對(duì)于大部分類型的輸入信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)路徑(standard)足以應(yīng)對(duì)。在一些特殊的信號(hào)下，我們可以選擇不同的信號(hào)路徑。

1、信號(hào)幅度很小的(例如<-70dBm),如果降低RBW仍然不能保證測(cè)量速度，可以打開頻譜儀的內(nèi)部放大器(Internal Preamp)，同時(shí)將衰減器設(shè)置到0。儀表的內(nèi)部放大器(Internal Preamp)相比標(biāo)準(zhǔn)路徑(standard)可以降低10dB以上的本底噪聲，但是儀表的1dB壓縮點(diǎn)會(huì)比標(biāo)準(zhǔn)路徑小20dB以上，因此要非常小心壓縮帶來的失真。

2、當(dāng)信號(hào)的頻率>3.6GHz，可以使用低噪聲路徑(LNP)來同時(shí)觀測(cè)一個(gè)大信號(hào)和一個(gè)小信號(hào)。與標(biāo)準(zhǔn)路徑相比，低噪聲路徑(LNP)的動(dòng)態(tài)范圍沒有明顯變化，但是隨著頻率的升高，可以有效降低頻譜儀的本底噪聲。

Tips4：從測(cè)量信號(hào)中刪除信號(hào)分析儀的噪聲

是德科技 X 系列信號(hào)分析儀所具備的本底噪聲擴(kuò)展(NFE)功能，也可以提高分析儀的靈敏度。NFE 能夠識(shí)別儀表狀態(tài)信號(hào)中的噪聲，并可以自動(dòng)將其從頻譜結(jié)果的測(cè)量中刪去，應(yīng)用 NFE 進(jìn)行測(cè)量，可以使本底噪聲額外降低 8 ~12dB。

在寬帶信號(hào)的ACP測(cè)量中，噪聲修正(Noise Correction)功能可以有效的降低相鄰信道的噪聲，在圖中我們可以看到噪聲修正功能打開和關(guān)閉的ACP測(cè)試結(jié)果對(duì)比，噪聲修正打開時(shí)，ACP性能提升了12dB。

原文標(biāo)題：【6月8日】頻譜儀使用小技巧

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審核編輯：湯梓紅