如何在頻譜分析中避免較大幅度誤差
B點位于一條平移(congruent)曲線上,當環(huán)境溫度改變時,垂直位移表示所期望的總系統(tǒng)響應變化。除了環(huán)境溫度變化之外,調(diào)諧后漂移和老化的影響可能導致在曲線上取到的點為F。在這種情況下,幅度誤差可能非常大。該誤差可以表示為長度E,即響應點B和F之間的差值。
為改善幅度精度,分析儀的YIG預選濾波器應再次進行取中操作。范圍C表示相對最新調(diào)諧曲線峰值的-4dB點的位置。再次取中點可得到如G點所示的響應?,F(xiàn)在距離D代表新的誤差,它比初始誤差距離E要小很多。
為優(yōu)化調(diào)諧功能,可采用“預選器取中”算法測量濾波器響應。該算法假設有類似CW的輸入信號,并在掃描調(diào)諧電流時觀察相對響應。在該相對響應曲線上查找-4dB點,并在這些點之間取調(diào)諧的中點。
這個預選器取中算法的假設之一是,在取中操作的掃描期間,濾波器的輸入信號表現(xiàn)出良好的幅度穩(wěn)定性。這一穩(wěn)定性必須在1dB下保持良好,以使幅度變化不會被誤認為是濾波器通帶形狀的變化。同樣的道理,該信號還必須具有最小頻率調(diào)制。雖然在1MHz下表現(xiàn)良好的調(diào)制在帶寬上可以接受,但寬帶數(shù)字調(diào)制會引起調(diào)諧誤差。最后,該信號必須具有優(yōu)良的信噪比(SNR)。
對輸入信號的上述約束在實際測量應用中可能會造成問題。例如,當測量低水平諧波時不能進行取中操作。取中操作不能用于測量點噪聲密度。它不能與日益普遍的數(shù)字通信信號協(xié)作,例如正交頻分復用(OFDM)、寬帶碼分多址(WCDMA)或時分多址(TDMA)格式信號。同樣地,它不能與大部分雷達信號協(xié)作。
因此,盡管頻譜分析儀的幅度精度指標僅在預選器取中操作之后才有意義,但取中操作往往做不到,這會導致測量精度極大降低。
如果分析儀集成了專用于預選器取中操作的全范圍CW信號發(fā)生器,那么用戶將不需要提供合適的信號。遺憾的是,這種功能的經(jīng)濟代價太大。不過,通過采用寬帶噪聲發(fā)生器和新的中心算法,可以經(jīng)濟地完成沒有嚴格信號要求的取中操作。這一新方法的模塊圖如圖3所示。
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從表面上看,似乎噪聲源對調(diào)諧YIG預選濾波器并沒有什么幫助。畢竟濾波器產(chǎn)生的噪聲量幾乎與調(diào)諧電流無關。但噪聲的頻率分布已經(jīng)改變了。進入IF的噪聲量將隨調(diào)諧電流而變化。通過分析圖4的曲線,預選器取中算法可以僅利用噪聲源來對通帶進行取中操作。
可以在每一個用戶感興趣的頻率調(diào)用取中算法。但是,內(nèi)置的噪聲源也允許在分析儀中實現(xiàn)并任意重新進行總調(diào)諧曲線的出廠校準,而不是只能求助于裝備齊全的設備。因此,可以通過不定期運行“特征預選器”操作來消除老化和(重要性極低)環(huán)境溫度變化的影響。采用一個性能優(yōu)異的預選器,則幾乎不需要進行取中操作。無需重取中點甚至會比無需類似CW信號的取中操作更方便。
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總之,通過加入噪音源及新的調(diào)諧算法,安捷倫MXA信號分析儀可以在所有類型的信號(而不僅僅高幅度、接近CW分布的信號)測量中滿足其微波幅度精度指標的要求。例如,在6GHz頻率下測量40MHz的數(shù)字調(diào)制信號時,盡管正確的取中操作改善了需確保的±1.5dB精度,但未進行有效預選器取中操作的測量精度并沒有被確定下來,而且可能比-10dB更差。
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