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(xiàn)上，當環(huán)境溫度改變時(shí)，垂直位移表示所期望的總系統響應變化。除了環(huán)境溫度變化之外，調諧后漂移和老化的影響可能導致在曲線(xiàn)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(cháng)度E，即響應點(diǎn)B和F之間的差值。

為改善幅度精度，分析儀的YIG預選濾波器應再次進(jìn)行取中操作。范圍C表示相對最新調諧曲線(xiàn)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?，F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)化調諧功能，可采用“預選器取中”算法測量濾波器響應。該算法假設有類(lèi)似CW的輸入信號，并在掃描調諧電流時(shí)觀(guān)察相對響應。在該相對響應曲線(xiàn)上查找-4dB點(diǎn)，并在這些點(diǎn)之間取調諧的中點(diǎn)。

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

對輸入信號的上述約束在實(shí)際測量應用中可能會(huì )造成問(wèn)題。例如，當測量低水平諧波時(shí)不能進(jìn)行取中操作。取中操作不能用于測量點(diǎn)噪聲密度。它不能與日益普遍的數字通信信號協(xié)作，例如正交頻分復用(OFDM)、寬帶碼分多址(WCDMA)或時(shí)分多址(TDMA)格式信號。同樣地，它不能與大部分雷達信號協(xié)作。

因此，盡管頻譜分析儀的幅度精度指標僅在預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 )導致測量精度極大降低。

如果分析儀集成了專(zhuān)用于預選器取中操作的全范圍CW信號發(fā)生器，那么用戶(hù)將不需要提供合適的信號。遺憾的是，這種功能的經(jīng)濟代價(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)濟地完成沒(méi)有嚴格信號要求的取中操作。這一新方法的模塊圖如圖3所示。

從表面上看，似乎噪聲源對調諧YIG預選濾波器并沒(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的噪聲量將隨調諧電流而變化。通過(guò)分析圖4的曲線(xiàn)，預選器取中算法可以?xún)H利用噪聲源來(lái)對通帶進(jìn)行取中操作。

可以在每一個(gè)用戶(hù)感興趣的頻率調用取中算法。但是，內置的噪聲源也允許在分析儀中實(shí)現并任意重新進(jìn)行總調諧曲線(xiàn)的出廠(chǎng)校準，而不是只能求助于裝備齊全的設備。因此，可以通過(guò)不定期運行“特征預選器”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)甚至會(huì )比無(wú)需類(lèi)似CW信號的取中操作更方便。

總之，通過(guò)加入噪音源及新的調諧算法，安捷倫MXA信號分析儀可以在所有類(lèi)型的信號(而不僅僅高幅度、接近CW分布的信號)測量中滿(mǎn)足其微波幅度精度指標的要求。例如，在6GHz頻率下測量40MHz的數字調制信號時(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)行有效預選器取中操作的測量精度并沒(méi)有被確定下來(lái)，而且可能比-10dB更差。