利用頻譜分析來限制RF功率和寄生噪聲輻射

射頻功率的頻域測量是利用頻譜和矢量信號分析儀所進行的最基本的測量。這類系統(tǒng)必須符合有關(guān)標(biāo)準對功率傳輸和寄生噪聲輻射的限制，還要配有合適的測量技術(shù)來避免誤差。

像頻率范圍、中心頻率、分辨帶寬(RBW)和測量時間這些有關(guān)頻率的關(guān)鍵控制都會影響測量結(jié)果。

頻率范圍指的是分析儀所能捕獲的總頻譜分量，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信號分析儀有兩個截然不同的采集模式。

儀器中高達RBW的頻率范圍的實現(xiàn)方式是：對一段頻率進行下變頻，然后對下變頻信號進行數(shù)字化。而對于超出RBW的頻率范圍，按順序?qū)︻l譜段進行變頻和數(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，利用一個窄帶濾波器來掃描頻率范圍來實現(xiàn)頻譜顯示。濾波器帶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，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)(windowingparameter)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FFT分析儀以及FFT熟悉的人們也許會問，RBW頻率分辨率與FFT的抽頭的寬度是什么關(guān)系？表1顯示了在新型的RF信號分析儀中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)掃描式分析儀的測量時間(或掃描時間)與RBW的平方成反比，這是由模擬濾波器的建立時間確定的。如果要通過降低RBW來改善頻率分辨率，則掃描時間要呈指數(shù)增加。

相反，隨著RBW的降低，F(xiàn)FT信號分析儀所進行的采集更長，運算量也更大。隨著DSP器件速度的加快，測量速度更快，從而實現(xiàn)更高的分辨率或更窄的RBW測量。

圖1：頻譜分析儀測量結(jié)果的頻率和幅度關(guān)系

幅度設(shè)置

不同的幅度控制也會影響測量結(jié)果，這些包括參考電平(reflevel)，衰減器設(shè)置和檢測模式。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量值。

最佳參考電平的取值要使得最小的儀器失真(使輸入信號飽和的非常低的參考電平導(dǎo)致)和最小的噪聲基底(參考電平過高，減小了儀器的靈敏度和動態(tài)范圍而導(dǎo)致)取得平衡。有時候，設(shè)置一個低參考電平對于寬帶噪聲測量是有好處的，盡管產(chǎn)生一些儀器失真。當(dāng)能夠認可失真時，這樣做會改善儀器的靈敏度，并且保證在測量中將其排除在外。

衰減器設(shè)置控制也決定儀器的輸入范圍。該設(shè)置通常被設(shè)置到自動模式，軟件根據(jù)參考電平來調(diào)整衰減器的值。

在固件中，頻譜分析儀將顯示器的Y軸與參考電平或衰減器聯(lián)動在一起。虛擬儀器則沒有限制，如果需要時，顯示器的Y軸可以與這些控制相脫離。該功能可以實現(xiàn)頻譜的可視化縮放，而不影響儀器的幅度設(shè)置。注意，參考電平和衰減器設(shè)置都影響可編程衰減器，故只需設(shè)置其中的一個即可。

檢測模式是另一種幅度控制方式，可用于傳統(tǒng)的掃描頻譜分析儀，但不能用于基于FFT的分析儀?？煞譃槠胀?、峰值、采樣或負峰值等模式，具體檢測模式?jīng)Q定了頻譜分析儀如何減

少頻譜信息的，或者說如何壓縮頻譜信息。

另外它還影響總的功率測量。當(dāng)頻譜數(shù)據(jù)點超過頻譜分析儀所能顯示的點數(shù)時，分析儀將從數(shù)據(jù)減少策略中獲益。這將使檢測模式改變功率測量。

表2：頻譜分析儀測量模式能夠影響功率測量結(jié)果

影響精度的因素

頻譜分析儀采用起始和終止頻率之間的頻率掃描。一個模擬斜坡信號產(chǎn)生該頻率掃描信號，而起始頻率由來自高精度的時間基準信號合成。于是，測量精度由模擬斜坡信號和IF濾波器的中心頻率所決定。