本底噪声附近的频谱分析仪测量.PDFVIP

白皮书 本底噪声附近的频谱分析仪测量 下面的图表显示了频使用谱分析仪可以怎样很好地查看本底噪声以上的信号。由于线性关系特点，这些图表有不同 的垂直标度和用途。不相关的信号功率以简单的线性方式增加本底噪声，因此不相关的噪声源功率会增加本底噪声， 窄带或 CW 信号功能也会增加本底噪声。问题在于如何在对数(dB)测量领域中处理线性信号功率的增加。 下面显示了两类图表，因为“信号”和“本底噪声”是以类似方式增加的两种功率，因此第二种图表类型只是 第一个图表的倒数。 - (S+N)/N 相对于S/N显示的高于本底噪声的电平：这说明了增加想要的信号功率会给本底噪声带来多大的 影响。 - (S+N)/S 相对于 S/N 显示的信号功率误差：这说明了增加本底噪声功率会给想要的信号带来多大的影响。 对每种图表，又给出了两个图表：第一个图表显示了本底噪声以下的信号值，第二个图表显示了本底噪声以上 的信号值。 实例： 1. 信号功率比噪声功率低 6 dB (在分析仪 RBW 中测得)。第一个图表“显示的高于本底噪声的电平 - 对本 底噪声以下的信号”说明显示的电平将比本底噪声高 1 dB。第二个图表“显示的信号电平误差 - 对本底 噪声以下的信号”说明了显示的信号误差是 7 dB。这通过另一种方式说明，相对于本底噪声，显示的信号 将是(-6) + (7) = +1 dB。 2. 信号功率等于噪声功率 (在分析仪 RBW 中测得)，也就是说 S/N = 0 dB。所有四个图表说明显示数据将比 本底噪声高 3 dB，这也比实际信号高 3 dB。 3. 信号功率比噪声功率高 10 dB (在分析仪 RBW 中测得)，得到 S/N 或 10 dB。显示数据将比本底噪声高 10. 41 dB (第二个图表)，这也比实际信号电平高 0.41 dB (第四个图表)。这符合下面的经验法则：“在正确结 果大约一半 dB 范围内，希望的信号至少要比本底噪声高 10 dB，才能获得良好的测量结果。” 信噪比：S/N (图表中的横轴)是信号功率与背景本底噪声功率之比(在分析仪分辨率带宽中测得)。在使用完美 的前置放大器时(系统噪声系数为 0 dB)，本底噪声将是 -174 dBm/Hz 乘以用 Hz 表示的分辨率滤波器噪声带宽 (NBW) (在室温下)。 信号加噪声与噪声比：(S+N)/N是显示的电平(S+N)与背景噪声功率之比(在分析仪分辨率带宽滤波器中测得)。 因此(S+N)/N 说明了显示的电平比平均后的本底噪声高出多少。 信号加噪声与信号比：(S+N)/S 是显示的电平(S+N)与信号功率之比(在分析仪分辨率带宽滤波器测得)。因此 (S+N)/S说明了显示的电平比实际信号电平高出多少，并说明了显示中的 “误差”。本底噪声的噪声增加一直会使显 示画面偏移到比被测实际信号高的电平上。 通过降低分析仪分辨率带宽(RBW)，可以降低噪声带宽(NBW)，改善窄带信号的S/N。只有在想要的信号带宽 低于分析仪RBW时，才有可能实现这种改善。因此降低RBW有助于测量CW信号，但不能改善宽带噪声信号测量。 如果信号被调制或频率不稳定，那么 RBW 的使用方式会受到限制。 实时频谱分析仪(如泰克 RSA3408A, RSA3300A 系列, WCA200A 系列和 RSA2200A 系列)有两种主要操作模 式。在这两种模式下，有几种方式改变分析仪 RBW，对窄带信号实现更好的 S/N： - 传统频谱捕获：在这种(默认)模式下，分析仪跨度可以设置成非常宽或非常窄的值。如果设置的跨度比仪 器的实时带宽宽，分析仪会跳到中心频率，在一次捕获中采集频率段(对 RSA3408A 是 20 MHz)，然后跳到 下一个中心频率 (在 RSA3408A 中高 20 MHz)，采集下一个段，等等。用户可以在某个范围内为每个频率 段设置 RBW。也可以把每个频率段中分析的 FFT 点数设置成很小的值(如 64 点)或很大的值(在某些情况下 高达 65,536 点)。如果跨度处于实时带宽范围内，FFT 长度很大，那么频谱中的数据点数可以是几十万点。 - 实时频谱捕获：在这种模式下，分析仪跨度受限于实时带宽。但是分析仪可以在长时间周期内采集数据。在 RSA3408A 分析仪中，实时跨度可以设置为 100 Hz - 36 MHz，可以捕获高达 64M I/Q 样点(64K 个频谱， 每个频谱长1