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除了基础频谱测试,频谱仪还有哪些标配测试功能?

时间:2024-10-15      阅读:207

频谱仪的基础功能是显示测试频率范围内的功率谱,当频率范围SPAN=0时显示当前测试频率点的时域功率。除此之外,主流中高()端频谱仪还标配一些分析功能,比如时域功率测试、信道功率测试、载噪比测试、占用带宽测试、谐波测试、互调测试、频率计功能、n-dB-down测试、噪声测试、功率谱密度测试,以及统计分析功能。

这些标配功能可大大简化和优化测试应用,且无需另外付费,测试工程师不能仅仅了解频谱仪的基础功能和购买的专用测试选件,还应当熟练掌握这些频谱仪标配的测试功能,本文简述这些标配扩展功能的应用。

Channel power / ACPR

信道功率和功率谱密度测试

应用场景

调制信号的信道功率和邻道功率测试,被测设备通常是发射机或射频通道;

邻道功率测试目的,主要是分析干扰和噪声功率。

测试原理

对于同一个信号,信道功率的测试结果与功率计的连续平均功率测试结果一致;

使用RMS检波器,在预设信道带宽内,测量信号功率并计算积分总功率,得到信道功率;

在预设邻道带宽内,测量并显示噪声功率以及邻道功率比ACPR;

噪声功率可以归一化到1Hz显示,即噪声功率密度dBm/Hz。

测试方法
  • 设置频谱仪,信号居中,激活信道功率测量功能;

  • 如果信号是标准通信信号,频谱仪中可选择相应标准自动设置,否则,RMS检波器,设定信道和邻道带宽和保护间隔,设定SPAN显示信道数目;

  • 运行自动调节设置;

  • 读取发射信道功率值;

  • 默认邻道功率比,可更改显示邻道噪声功率或功率密度。

注意事项

不可使用峰值检波,推荐选用RMS检波器,用延长测试时间的方式获取更稳定的曲线;SPAN>信号带宽。

Marker - Noise

噪声功率/谱密度

应用场景
测量宽带噪声谱某频率的噪声功率密度dBm/Hz,也可以显示电压和电流谱密度V/√Hz和A/√Hz等。
测试原理

在Marker标记点处,根据RBW自动计算并显示该频点功率密度;

频率归一化主要采取 -10lg(RBW) 算法,另需多点平均;

当SPAN=0的时域测试时,整条trace曲线上的功率数据进行平均和计算;

当SPAN>0频谱测试时,选择标记点左右多个测试点(如8点)数据进行平均和计算

测试方法
打开Marker标记功能中的噪声测试模式,检波器设置为RMS或SAMPLE,读取噪声功率或电压谱密度。
注意事项

噪声读数起伏过大时,需要采取一定的稳定手段,RMS检波器采取延长扫描时间的手段,SAMPLE检波器采取多次平均的手段;

噪声功率密度计算中需要多点平均,因此Maker不可标记在频谱尖峰或临近尖峰的位置。

C/N和C/N0

载噪比测试

应用场景

用于射频通道或器件的载噪比测试,例如放大器或射频接收通道。

测试原理

测量C和N的功率及其功率比值;

信号C是CW单载波,N是规定带宽内总的噪声功率,N0是归一化到1Hz的噪声功率密度。

测试方法
  • 设置频谱仪,将信号C屏幕居中;

  • 激活C/N功能,自动标记C的频率和功率(交叉线标记);

  • 设定信道分析带宽;

  • RMS检波器,SPAN是信道带宽的2~3倍,这个步骤可以Adjust setting 自动调节设置;

  • 关闭输入信号C(或将其移出信道带宽);

  • 读取C/N和C/N0

【OBW】

占用带宽测试

应用场景

用于测试射频信号占用带宽。

测试原理

在SPAN之内,积分计算总功率,按照预设功率百分比占比,计算相应的信号带宽。

测试方法
  • 设置频谱仪,将信号屏幕居中;

  • 设置SPAN>信号带宽,RBW<<信号带宽;

  • RMS检波器;

  • 预设功率百分比占比,如99%;

  • 读取OBW,调整SPAN介于2*OBW和3*OBW之间

  • 最终读取OBW

【ndB-Down】

频域或时域宽度测试

应用场景

测量带宽或脉冲宽度

测试原理

是Marker功能之一,首先Marker搜索信号峰值,并在曲线上峰值左右两侧各下降ndB的位置,标定带宽或脉宽。

测试方法
  • 设置频谱仪,将信号屏幕居中;

  • 设置SPAN>信号带宽;

  • 设置ndB,例如3dB带宽;

  • 读取带宽或脉宽值

时域功率测试

应用场景

信号功率的时域测试。

测试原理

在SPAN=0条件下测量信号功率,横轴是时间,纵轴是功率。在固定频点,测试信号包络并显示。

测试方法
  • 设置频谱仪,将信号屏幕居中;

  • 设置SPAN=0,RBW>信号带宽;

  • RMS或sample检波器;

  • 峰值功率读取Peak;

  • 平均功率读取RMS

谐波测试

应用场景

自动搜索测试信号的谐波。

测试原理

首先自动搜索信号,得到信号的频率和功率值,然后自动测量预设谐波次数的频率处的谐波分量功率,计算功率差并显示。

测试方法
  • 进入谐波测量模式

  • 设置合适的谐波次数

  • 设置合适的RBW

  • 读取谐波测量值

【TOI】

互调测试

应用场景

自动测试双音信号的三阶互调截点TOI

测试方法
  • 设置中心频率和SPAN,使两个输入信号对称居中,并完整显示两个相邻的互调信号;

  • RBW<<频率间隔;

  • 进入TOI测量模式并读取TOI

频率计功能

应用场景

测量射频信号的频率

测试方法
  • 设置中心频率和SPAN,使信号居中;

  • 打开Marker功能,搜索峰值;

  • 设置频率分辨率;

  • 频率计数器模式,读取频率count值

【APD幅度概率分布】
测量时间(采样点个数)内所有采样点幅度的出现概率直方图,横轴是功率幅度(dBm),纵轴概率(当前幅度出现次数/总样点数)。

设置参数:

  • 幅度分辨率:直方图线宽,分辨率内的信号幅度相等,默认0.1dB;

  • 分析带宽AnBW:大于信号带宽;

  • 测量时间Meas Time:通过samples设置,足够多的样点数获得稳定结果。

除了测试图形以外的测试数据显示:

  • 平均功率

  • 峰值功率

  • 峰均比

【CCDF互补累积分布函数】
超过信号平均功率的某幅度电平出现概率,横轴是相对功率电平门限,横轴起点是0dB(对应平均功率),自定义幅度门限范围,纵轴代表超过对应横轴门限电平的信号出现概率。

设置参数:

  • 分析带宽AnBW:大于信号带宽;

  • 测量时间Meas Time:通过samples设置,足够多的样点数获得稳定结果;

  • 红色曲线:代表当前电平条件下理想高斯分布。

除了测试图形以外的测试数据显示:

  • 平均功率

  • 峰值功率

  • 峰均比

  • 10%,1%,0.1%,0.01%四个概率对应的幅度电平



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