基于頻譜信號(hào)分析限制RF功率和寄生噪音輻射

射頻功率的頻域測(cè)量是利用頻譜和向量訊號(hào)分析儀所進(jìn)行的最基本的測(cè)量。這類系統(tǒng)必須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)功率傳輸和寄生噪音輻射的限制，還要配有合適的測(cè)量技術(shù)來避免誤差。 像頻率范圍、中心頻率、分辨頻寬（RBW）和測(cè)量時(shí)間這些有關(guān)頻率的關(guān)鍵控制都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。
　　頻率范圍指的是分析儀所能擷取的總頻譜分量，而中心頻率相當(dāng)于頻率范圍的中心。應(yīng)該注意像頻率范圍這類頻率控制決定了儀器前面板上的頻率范圍。另一方面，根據(jù)頻率范圍的大小不同，F(xiàn)FT訊號(hào)分析儀有兩種截然不同的采集模式。
　　儀器中高達(dá)RBW的頻率范圍的實(shí)現(xiàn)方式是：對(duì)一段頻率進(jìn)行下變頻，然后對(duì)下變頻訊號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。而對(duì)于超出RBW的頻率范圍，按順序?qū)︻l譜段進(jìn)行變頻和數(shù)字化。RBW控制頻率軸上的頻率分辨率。在傳統(tǒng)的分析儀中，利用一個(gè)窄頻濾波器來掃描頻率范圍來顯示頻譜。濾波器頻寬決定了頻率軸上的分辨率，因此也是控制的標(biāo)志。
　　與此同時(shí)，采用FFT的分析儀沒有模擬濾波器，而是采用FFT和相關(guān)的窗口參數(shù)（windowing parameter）來確定頻率分辨率或者RBW。與傳統(tǒng)的頻譜分析儀不一樣，目前最新的采用FFT的分析儀可以選擇窗口來限制頻譜泄漏并改善頻域中間隔較小頻段的分辨率。那些對(duì)FFT分析儀以及FFT熟悉的人們也許會(huì)問，RBW頻率分辨率與FFT抽頭的寬度是什么關(guān)系？表1顯示了在新型的RF訊號(hào)分析儀中RBW頻率分辨率參數(shù)（規(guī)定在3dB和6dB處的RBW分辨率）與FFT抽頭寬度的關(guān)系。
　　
　　表1：RBW頻率分析分辨率與FFT分析儀的抽頭寬度相關(guān)
　　采用FFT的分析儀具有窗口選擇，用來限制頻譜泄漏并改善頻域中間隔較小頻譜的分辨率。而傳統(tǒng)的頻譜分析儀則沒有這一功能。傳統(tǒng)掃描式分析儀的測(cè)量時(shí)間（或掃描時(shí)間）與RBW的平方成反比，這是由模擬濾波器的設(shè)立時(shí)間確定的。如果要透過降低RBW來改善頻率分辨率，則掃描時(shí)間要呈指數(shù)增加。 相反，隨著RBW的降低，F(xiàn)FT訊號(hào)分析儀所進(jìn)行的采集更長(zhǎng)，運(yùn)算量也更大。隨著DSP組件速度的加速，測(cè)量速度更快，實(shí)現(xiàn)更高的分辨率或更窄的RBW測(cè)量。
　　幅度設(shè)置
　　不同的幅度控制也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，這些包括參考電平（ref level），衰減器設(shè)置和檢測(cè)模式。參考電平設(shè)置了頻譜分析儀的最大輸入范圍。它控制Y軸，這一點(diǎn)與示波器上的‘volts/div’相似，必須將其設(shè)置到剛剛大于所期望的最大功率測(cè)量值。
　　為了比較這些誤差，就必須忽略基準(zhǔn)頻率誤差，這是因?yàn)榭梢允褂靡粋€(gè)像銣頻率這類的精密頻率源來對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。在掃頻式頻譜分析儀中，當(dāng)頻率范圍大于50kHz以及RBW設(shè)置超過1kHz時(shí)，測(cè)量性能將受到影響，除非采用最佳化的技術(shù)，例如將100MHz的頻率放置到頻率范圍的中心。
　　如果采用較小的RBW，意味著測(cè)試時(shí)間的拉長(zhǎng)，這是因?yàn)閽呙钑r(shí)間的問題，因?yàn)橥ǔ５念l譜分析儀中需要150-200ms的掃描時(shí)間。測(cè)量算法限定了基于FFT分析儀的測(cè)量精密度。例如，先進(jìn)的光譜測(cè)量分析工具套件中采用了內(nèi)插技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)比RBW所能實(shí)現(xiàn)的更高分辨率，如上所述，RBW設(shè)置到2kHz將保證更高的精密度。