如何在頻譜分析中避免較大幅度誤差

B點(diǎn)位于一條平移(congruent)曲線上，當(dāng)環(huán)境溫度改變時(shí)，垂直位移表示所期望的總系統(tǒng)響應(yīng)變化。除了環(huán)境溫度變化之外，調(diào)諧后漂移和老化的影響可能導(dǎo)致在曲線上取到的點(diǎn)為F。在這種情況下，幅度誤差可能非常大。該誤差可以表示為長(zhǎng)度E，即響應(yīng)點(diǎn)B和F之間的差值。

為改善幅度精度，分析儀的YIG預(yù)選濾波器應(yīng)再次進(jìn)行取中操作。范圍C表示相對(duì)最新調(diào)諧曲線峰值的-4dB點(diǎn)的位置。再次取中點(diǎn)可得到如G點(diǎn)所示的響應(yīng)?，F(xiàn)在距離D代表新的誤差，它比初始誤差距離E要小很多。

為優(yōu)化調(diào)諧功能，可采用“預(yù)選器取中”算法測(cè)量濾波器響應(yīng)。該算法假設(shè)有類(lèi)似CW的輸入信號(hào)，并在掃描調(diào)諧電流時(shí)觀察相對(duì)響應(yīng)。在該相對(duì)響應(yīng)曲線上查找-4dB點(diǎn)，并在這些點(diǎn)之間取調(diào)諧的中點(diǎn)。

這個(gè)預(yù)選器取中算法的假設(shè)之一是，在取中操作的掃描期間，濾波器的輸入信號(hào)表現(xiàn)出良好的幅度穩(wěn)定性。這一穩(wěn)定性必須在1dB下保持良好，以使幅度變化不會(huì)被誤認(rèn)為是濾波器通帶形狀的變化。同樣的道理，該信號(hào)還必須具有最小頻率調(diào)制。雖然在1MHz下表現(xiàn)良好的調(diào)制在帶寬上可以接受，但寬帶數(shù)字調(diào)制會(huì)引起調(diào)諧誤差。最后，該信號(hào)必須具有優(yōu)良的信噪比(SNR)。

對(duì)輸入信號(hào)的上述約束在實(shí)際測(cè)量應(yīng)用中可能會(huì)造成問(wèn)題。例如，當(dāng)測(cè)量低水平諧波時(shí)不能進(jìn)行取中操作。取中操作不能用于測(cè)量點(diǎn)噪聲密度。它不能與日益普遍的數(shù)字通信信號(hào)協(xié)作，例如正交頻分復(fù)用(OFDM)、寬帶碼分多址(WCDMA)或時(shí)分多址(TDMA)格式信號(hào)。同樣地，它不能與大部分雷達(dá)信號(hào)協(xié)作。

因此，盡管頻譜分析儀的幅度精度指標(biāo)僅在預(yù)選器取中操作之后才有意義，但取中操作往往做不到，這會(huì)導(dǎo)致測(cè)量精度極大降低。

如果分析儀集成了專(zhuān)用于預(yù)選器取中操作的全范圍CW信號(hào)發(fā)生器，那么用戶(hù)將不需要提供合適的信號(hào)。遺憾的是，這種功能的經(jīng)濟(jì)代價(jià)太大。不過(guò)，通過(guò)采用寬帶噪聲發(fā)生器和新的中心算法，可以經(jīng)濟(jì)地完成沒(méi)有嚴(yán)格信號(hào)要求的取中操作。這一新方法的模塊圖如圖3所示。

從表面上看，似乎噪聲源對(duì)調(diào)諧YIG預(yù)選濾波器并沒(méi)有什么幫助。畢竟濾波器產(chǎn)生的噪聲量幾乎與調(diào)諧電流無(wú)關(guān)。但噪聲的頻率分布已經(jīng)改變了。進(jìn)入IF的噪聲量將隨調(diào)諧電流而變化。通過(guò)分析圖4的曲線，預(yù)選器取中算法可以?xún)H利用噪聲源來(lái)對(duì)通帶進(jìn)行取中操作。

可以在每一個(gè)用戶(hù)感興趣的頻率調(diào)用取中算法。但是，內(nèi)置的噪聲源也允許在分析儀中實(shí)現(xiàn)并任意重新進(jìn)行總調(diào)諧曲線的出廠校準(zhǔn)，而不是只能求助于裝備齊全的設(shè)備。因此，可以通過(guò)不定期運(yùn)行“特征預(yù)選器”操作來(lái)消除老化和(重要性極低)環(huán)境溫度變化的影響。采用一個(gè)性能優(yōu)異的預(yù)選器，則幾乎不需要進(jìn)行取中操作。無(wú)需重取中點(diǎn)甚至?xí)葻o(wú)需類(lèi)似CW信號(hào)的取中操作更方便。

總之，通過(guò)加入噪音源及新的調(diào)諧算法，安捷倫MXA信號(hào)分析儀可以在所有類(lèi)型的信號(hào)(而不僅僅高幅度、接近CW分布的信號(hào))測(cè)量中滿(mǎn)足其微波幅度精度指標(biāo)的要求。例如，在6GHz頻率下測(cè)量40MHz的數(shù)字調(diào)制信號(hào)時(shí)，盡管正確的取中操作改善了需確保的±1.5dB精度，但未進(jìn)行有效預(yù)選器取中操作的測(cè)量精度并沒(méi)有被確定下來(lái)，而且可能比-10dB更差。