PSD 測量值通常以Vrms2 /Hz 或Vrms/rt Hz 為單位(這里的rt Hz 指的是平方根赫茲)。或者,PSD也可以采用dBm/Hz 為單位。PSA、ESA、856XE/EC 或859XE 等頻譜分析儀均可通過噪聲標記對功率譜密度進行測量。矢量信號分析儀比如89600S 或89400,直接就有PSD 測量數據類型。
在頻譜分析儀上最簡便的測量方法(測量結果以Vrms/rt Hz 為單位)就是:
在振幅菜單中選擇以伏特為單位的振幅(AMPLITUDE [硬鍵] > More > Y Axis Units > Volts)。
在標記或標記功能菜單中打開噪聲標記(例如:在ESA 上的選擇順序為Marker [硬鍵] > More > Function> Marker Noise)。
在期望的數據點上做出標記并觀察標記讀數。
比如,我們看到噪聲標記讀數為16 uV(Hz)或16 uV/Hz。這里的“(Hz)”由于分子伏特不能被平方,而將噪聲結果歸一化為1Hz 帶寬(RBW),其正確的分母單位應該是根赫茲。由于1Hz 的平方根仍舊是1Hz,因此并不影響結果且無需進行進一步計算。最后答案就是16 uV/rt Hz 或16 uV/Hz。
您還可選擇以分貝為單位的振幅(比如dBuV)進行進一步的計算,從而獲得線性結果。同樣以16 dBuV(Hz)為例,其分貝結果通常計算如下:
20 log (伏特率)或
10 log (平方根伏特率)。
此時,我們可通過伏特率來進行計算:
16 = 20 log (uV/rt Hz)/(uVref/rt Hz)(這里指的是1uV/rt Hz)。
逆對數16/20 = 6.3 uV/rt Hz。
在89410A、89441A 或89601A 矢量信號分析儀上:
選擇測量數據(Measurement Data)> PSD。
選擇數據格式(Data Format)>線性幅度(Linear Magnitude)。
在期望的數據點上做出標記并觀察標記讀數。
89410A 和89441A 標記讀數的默認值以Vrms/rt Hz 為單位,但可在Reference Level/Scale 菜單中將其轉化為Vrms2/Hz (其路徑為:Ref Lvl/Scale [硬鍵] > X & Y units setup > Y units > Vrms2/Hz)。
89601A 軟件的標記默認單位為Vrms2/Hz。計算標記伏特值的平方根即可將89601A 上的結果轉換至以Vrms/rt Hz 單位。
同樣,也可對VSA 上的一段功率譜密度進行測量。如果這樣的話,首先應在89400 上找到頻段功率標記菜單(Marker Function [硬鍵] > band power markers > band pwr mkr on),選擇rms sqrt (pwr),在期望的數據點上做垂直標記,并在顯示器底部讀出結果。在89600 上,該函數可在Markers >Calculation 下找到。此函數整合了標記間的線性伏特值,然后開平方根。
07. 當清晰信號應用到射頻輸出端時,為什么頻譜分析儀間距中發現了雜散信號?
過度激勵分析儀的輸入混頻器可能會導致雜散信號。大多數頻譜分析儀(尤其是使用諧波混頻擴展調諧范圍的分析儀)都擁有二極管混頻器。將用于創建中頻信號的LO 與該二極管混頻器中的輸入信號相結合時,創建內部失真。為多種混頻器輸入電平規定第2 個和第3 個失真產品。針對您的頻譜分析儀,可參閱校準指南或規范指南中的動態范圍曲線。無雜散動態范圍取決于混頻器中的輸入電平。
深入了解動態范圍圖表非常重要,但簡單測試可以確定顯示的雜散信號是否是一個內部生成的混合產品還是輸入信號的一部分:修改輸入衰減。衰減器是射頻輸入和第一個混頻器間的唯一一個硬件。在雜散信號上做出標記并提高輸入衰減。如果標記值沒有改變,那么雜散信號就屬于外部信號。而如果標記值改變,信號就是內部信號或者是內外部信號的總和。繼續增加衰減,直到標記值不再改變,再開始測量。這一點就是優化第一個混頻器輸入電平的最佳值,因為此時所做的測量內部失真最低。一般來說,需要測量的動態范圍越廣,第一個混頻器的輸入電平就應該越低。
屏幕圖像下端的黃色跡線表示在輸入混頻器被過度激勵時的內部失真。衰減為零。藍色跡線表示當衰減設置為10 dB 時,雜散信號所減少的電平。
08. 怎樣使用頻譜分析儀、前置放大器和信號發生器測量噪聲系數?
只用頻譜分析儀和前置放大器,就能作許多噪聲系數測量。只需用頻譜分析儀、前置放大器和信號發生器,就能覆蓋被測器件的頻率。這種方法的精度低于需要經校準噪聲源的Y 因素技術,與所關注頻率的分析儀幅度精度相當。具體測量步驟為:
1. 把信號發生器和頻譜分析儀設置為所測噪聲系數的頻率,測量器件的增益。把該值標為Gain(D)。
2. 同樣方法測量前置放大器增益。把該值標為Gain(P)。
3. 斷開頻譜分析儀的任何輸入,把輸入衰減器設置為0dB。前置放大器輸入沒有任何連接。把它的輸
出接到頻譜分析儀輸入。在作這一連接時,您會看到分析儀顯示的平均噪聲級的增加。
4. 把被測器件的輸入接至其特性阻抗,把輸出接到前置放大器輸入。此時分析儀顯示的噪聲級應增加。
5. 把頻譜分析儀視頻帶寬(VBW)設置為分辨率帶寬的1%或更低。按標記功能(MKR FCTN)鍵,然后按Noise Marker On 軟鍵。把標記放置在所要測噪聲系數的頻率上。讀以dBm/Hz 為單位的標記噪聲功率密度讀數,把它標為Noise(O)。
6. 然后計算被測器件的噪聲系數NFig:NFig = Noise(O) - Gain(D) - Gain(P) + 174 dBm/Hz