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動(dòng)態(tài)范圍如何影響頻譜分析儀？

時(shí)間:2021-04-07 17:30來源:未知作者:Hong Kong

在監(jiān)視城市地區(qū)的手機(jī)干擾時(shí)，現(xiàn)場測試工程師經(jīng)常會(huì)遇到障礙，干擾信號太弱。此類信號通常低于測量儀器（例如頻譜分析儀）的本底噪聲。

動(dòng)態(tài)范圍如何影響頻譜分析儀？

諸如頻譜分析儀之類的儀器將依靠***動(dòng)態(tài)范圍來切穿不需要的偽像。諧波和互調(diào)可能會(huì)超出本底噪聲，從而損害頻譜分析儀的性能。了解組成動(dòng)態(tài)范圍的參數(shù)不僅可以幫助確保頻譜分析儀正常工作，而且可以提供有關(guān)所有應(yīng)符合ITU準(zhǔn)則的儀器的關(guān)鍵信息。

某些步驟可以幫助提***靈敏度，例如降低參考電平，輸入衰減或分辨率帶寬（RBW）。諸如頻譜分析儀前置放大器之類的設(shè)備也可以減少那些低噪聲問題。盡管這些變化可以降低機(jī)器的本底噪聲，但它們也可能降低設(shè)備對更強(qiáng)信號的抗擾性。從在非線性區(qū)域中運(yùn)行開始，那些更強(qiáng)的信號可能會(huì)對設(shè)備產(chǎn)生紋波效應(yīng)。該設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生干擾，諧波和互調(diào)產(chǎn)物。二次諧波也可能發(fā)生，其工作頻率是輸入信號頻率的兩倍。設(shè)備會(huì)將這些信號顯示為實(shí)際信號，這似乎是網(wǎng)絡(luò)中的干擾發(fā)射機(jī)（請參見圖1）。

動(dòng)態(tài)范圍

***動(dòng)態(tài)范圍為這些錯(cuò)誤信號提供了解決方案。具有***動(dòng)態(tài)范圍，頻譜分析儀和其他測試儀器可以掩蓋或減少二次諧波。

動(dòng)態(tài)范圍是在偽影出現(xiàn)在本底之上之前可以檢測到***小和***大強(qiáng)度信號的區(qū)域。通常，當(dāng)此區(qū)域較大或偽像的振幅較小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較***的動(dòng)態(tài)范圍。***動(dòng)態(tài)范圍還減少了這些偽像（如諧波）被誤認(rèn)為真實(shí)信號的機(jī)會(huì)。理想情況下，儀器將具有較***的互調(diào)自由動(dòng)態(tài)范圍（IMFDR）。設(shè)備的IMFDR是動(dòng)態(tài)范圍，在這種范圍內(nèi)，有害的互調(diào)仍低于本底噪聲。

***動(dòng)態(tài)范圍（HDR）一詞通常同時(shí)用于頻譜分析儀和無線電接收器。即使該區(qū)域中有大信號，具有HDR的設(shè)備也可以記錄這些小信號。為了實(shí)現(xiàn)HDR，頻譜分析儀***先需要對小信號進(jìn)行***靈敏度測試。該設(shè)備還需要具有消除那些大信號引起的擁塞的能力。

***動(dòng)態(tài)范圍對于頻譜分析儀至關(guān)重要，但也需要靈活性。根據(jù)對更***或更低信號電平的需求，動(dòng)態(tài)范圍可以改變。當(dāng)在非線性區(qū)域工作時(shí)，那些不需要的偽像會(huì)進(jìn)一步損害動(dòng)態(tài)范圍。使用頻譜分析儀時(shí)，尤其應(yīng)注意以下兩個(gè)問題：諧波和互調(diào)。

諧波-如上所述，二次諧波的發(fā)生頻率是輸入信號頻率的兩倍。***階（即n階）諧波在輸入頻率的n倍處發(fā)生。諧波只會(huì)在存在信號時(shí)發(fā)生，通常是在設(shè)備中的射頻組件在非線性區(qū)域中以更***的功率電平工作時(shí)。

互調(diào)-來自RF組件的另一個(gè)工件，該組件在互調(diào)中工作于非線性區(qū)域。但是，與諧波不同，互調(diào)將兩個(gè)或多個(gè)信號混合在一起以形成新的輸入頻率。例如，頻率f1和f2的二階互調(diào)頻率為f1 + f2和f2-f1，三階互調(diào)頻率為2f1 + f2、2f2 + f1、2f1-f2和2f2-f1。

信號電平

偽影還將根據(jù)輸入信號的變化而發(fā)生很大變化。例如，二階偽像的dB會(huì)改變兩倍于輸入變化的大小。三階偽像將類似地將輸入信號變化的變化增加三倍。

截取點(diǎn)也根據(jù)儀器的動(dòng)態(tài)范圍和輸入衰減而有所不同。取決于工件，這是呈現(xiàn)截取點(diǎn)的方式：

IP2 / SOI：基于互調(diào)產(chǎn)物的二階截點(diǎn)。

IP3 / TOI：基于互調(diào)產(chǎn)物的三階截點(diǎn)。

SHI：基于諧波的二階截點(diǎn)。

THI：基于諧波的三階截點(diǎn)。

IP2 / SOI，SHI，IP3 / TOI和THI的值會(huì)隨著儀器的輸入衰減而自動(dòng)更改。為了保持精度，動(dòng)態(tài)范圍和相關(guān)規(guī)格應(yīng)做相同的事情。

攔截點(diǎn)

輸出功率及其相關(guān)的諧波直接反映了輸入功率。隨著輸入功率以該線性關(guān)系增加，輸出信號功率將與偽像的電平相交。當(dāng)涉及三階互調(diào)時(shí)，該攔截點(diǎn)稱為TOI或IP3。此時(shí)，信號相等，三階偽像與目標(biāo)信號之間的電平差和動(dòng)態(tài)范圍為0 dB。

其他攔截點(diǎn)具有相似的名稱和定義：IP2 / SOI，SHI和THI。當(dāng)單個(gè)產(chǎn)生諧波的強(qiáng)信號干擾弱信號的測量時(shí)，SHI表示動(dòng)態(tài)范圍。當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)強(qiáng)輸入信號引起諧波干擾時(shí)，會(huì)發(fā)生THI。

截點(diǎn)將根據(jù)諸如二次諧波或三次諧波和互調(diào)之類的因素而變化。

丹尼爾

截取點(diǎn)并不是儀器的IMFDR的***關(guān)鍵方面。另一個(gè)因素顯示平均噪音水平（DANL）。儀器的測量系統(tǒng)取決于其自然噪聲。較低的本底噪聲導(dǎo)致較大的動(dòng)態(tài)范圍。系統(tǒng)靈敏度，RBW設(shè)置和熱噪聲都會(huì)影響DANL。

要找到動(dòng)態(tài)范圍，無論測試IP2，IP3，DANL還是噪聲系數(shù)（NF），儀器設(shè)置都應(yīng)該相同。