幅值測量 - 如何選購分析儀

幅值測量

　　幅值測量的效果越好，結果就越可靠或可信。在選擇分析儀時，我們不要局限于測量精度低于0.6dB或者頻率低于3GHz的分析儀。

　　噪聲測量與低電平信號

　　在測量噪聲和/或低電平信號時，必須確保分析儀有前置放大器，而且還要考慮分析儀的測量架構。通常，分析低電平信號意味著要設定一個非常窄的信號范圍。當在比較窄的范圍內對多種分析儀的速度進行比較時，就會發現掃描式分析儀的速度是相當慢的，而采用了數字信號處理器的分析儀就不會出現這種問題。最后，您可能想在一定的帶寬范圍內給出噪聲密度的測量結果。與其他分析儀只是將高斯成形濾波器的分辨帶寬定義在3dB不同的是，吉時利的2810能夠指定濾波器的噪聲帶寬，從而非常適合進行這種類型的測量。

　　交調測量

　　這種類型的測量主要測量的是特定的信號條件下分析儀或系統所產生的失真。通過圖2我們可以看到儀器的激勵是兩個載波信號或雙音信號。這個雙音信號導致儀器產生失真，在頻域內可以清楚地看到輸入雙音信號左右兩邊的兩個失真產物。由于分析儀也是一個信號接收器，在其信號通路中包含有源器件，因此分析儀也可能會產生這種類型的失真，從而導致測量失效。驗證信號完整性的一種簡便方法是增加分析儀的衰減設置。如果在增加衰減時，信號幅值會減少，那么這個結果是由分析儀產生的;如果改變衰減值對信號幅值沒有影響，那么測量就是有效的。當增加衰減值的時候，本底噪聲電平也會增加同樣大小的分貝值。這就是載波幅值在不同衰減水平下保持不變的原因。然而，本底噪聲電平的增加可能意味著噪聲信號掩蓋了交調結果。

　　圖2 雙音信號(非線性放大器失真)

　　為了獲得最佳的測量性能，微調衰減步長非常重要。大幅度的衰減步長只能夠對本底噪聲電平進行10dBs的調整，這樣會很快掩蓋掉待測信號。

　　在存在大信號的情況下對小信號進行測量是頻譜分析儀的一個重要功能——這種性能特征也稱為分析儀的動態量程。動態量程通常由三部分的組合來表示，即分析儀的三階交調失真(如在前面討論過的雙音頻測量)、儀器的本底噪聲電平和相位噪聲。一般來講，對測試儀的動態量程直接進行比較是非常困難的，因為不同的制造商可能會分別針對儀器的本底噪聲電平性能或失真性能進行優化。對不同分析儀的動態量程進行對比的一個簡單方法就是檢測分析儀的W-CDMA相鄰信道功率。這種測量方法能夠囊括上述所有的參數。

　　調制信號

　　到目前為止，我們只是討論了載波(CW)信號。在測量已經經過調制的信號的時候，必須確保頻譜/信號分析儀不僅能夠測量信號的頻譜，還能夠衡量信號調制的質量。

　　圖3是頻域內一個典型的數字調制數字信號示意圖。這個信號采用了不固定功率包絡的調制方式，因此其信號幅值是隨著時間而變化的。分析儀必須實現的一種關鍵測量功能就是要能夠給出這類信號的平均功率值，這通常需要指定一個確定的帶寬。交調和相位噪聲失真體現在信號的邊帶上。分析儀的相鄰信道功率特征有助于量化待測設備的交調和相位噪聲性能。

　　圖3 調制信號

　　現代分析儀有兩大關鍵功能需求：對信號進行解調以及用某種指標(如EVM，誤差矢量幅度)來衡量信號質量。在分析儀中實現這類測量的關鍵性能特征包括儀器的數字化帶寬和相應的頻率與相位響應。舉例來說，吉時利的2810能夠捕獲并且數字化處理帶寬高達35MHz的信號。對于主流的調制方式，如GSM和W-CDMA，分析儀通常內置了信號解調功能和信號質量衡量指標。即便如此，分析儀的選擇也應考慮到適應通信技術發展的需要。圖4給出了吉時利2810用作校準式IQ采集引擎的情況。在該測量配置方案中，2810捕捉待測設備的信號，將其轉換為IQ校準數據對，并存儲在容量為50×106次采樣的內存中。同時該分析儀還提供了數據記錄的導出功能，可以將這些數據導入到其他商業分析軟件中，如Matlab。這種靈活性能夠滿足通信技術不斷發展的測量需求。