利用頻譜分析來(lái)限制RF功率和寄生噪聲輻射

射頻功率的頻域測(cè)量是利用頻譜和矢量信號(hào)分析儀所進(jìn)行的最基本的測(cè)量。這類系統(tǒng)必須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)功率傳輸和寄生噪聲輻射的限制，還要配有合適的測(cè)量技術(shù)來(lái)避免誤差。

　　像頻率范圍、中心頻率、分辨帶寬(RBW)和測(cè)量時(shí)間這些有關(guān)頻率的關(guān)鍵控制都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。

　　頻率范圍指的是分析儀所能捕獲的總頻譜分量，而中心頻率相當(dāng)于頻率范圍的中心。應(yīng)該注意像頻率范圍這類頻率控制決定了儀器前面板上的頻率范圍。另一方面，根據(jù)頻率范圍的大小不同，F(xiàn)FT信號(hào)分析儀有兩個(gè)截然不同的采集模式。

　　儀器中高達(dá)RBW的頻率范圍的實(shí)現(xiàn)方式是：對(duì)一段頻率進(jìn)行下變頻，然后對(duì)下變頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。而對(duì)于超出RBW的頻率范圍，按順序?qū)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/頻譜">頻譜段進(jìn)行變頻和數(shù)字化。RBW控制頻率軸上的頻率分辨率。在傳統(tǒng)的分析儀中，利用一個(gè)窄帶濾波器來(lái)掃描頻率范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)頻譜顯示。濾波器帶寬決定了頻率軸上的分辨率，因此也是控制的標(biāo)志。

　　與此同時(shí)，采用FFT的分析儀沒(méi)有模擬濾波器，而是采用FFT和相關(guān)的窗口參數(shù)(windowingparameter)來(lái)確定頻率分辨率或者 RBW。與傳統(tǒng)的頻譜分析儀不一樣，目前最新的采用FFT的分析儀可以選擇窗口來(lái)限制頻譜泄漏并改善頻域中間隔較小頻段的分辨率。那些對(duì)FFT分析儀以及 FFT熟悉的人們也許會(huì)問(wèn)，RBW頻率分辨率與FFT的抽頭的寬度是什么關(guān)系？表1顯示了在新型的RF信號(hào)分析儀中RBW頻率分辨率參數(shù)(規(guī)定在3dB和 6dB處的RBW分辨率)與FFT抽頭寬度的關(guān)系。

表1：RBW頻率分析分辨率與FFT分析儀的抽頭寬度相關(guān)

　　采用FFT的分析儀具有窗口選擇，用來(lái)限制頻譜泄漏并改善頻域中間隔較小頻譜的分辨率。而傳統(tǒng)的頻譜分析儀則沒(méi)有這一功能。傳統(tǒng)掃描式分析儀的測(cè)量時(shí)間(或掃描時(shí)間)與RBW的平方成反比，這是由模擬濾波器的建立時(shí)間確定的。如果要通過(guò)降低RBW來(lái)改善頻率分辨率，則掃描時(shí)間要呈指數(shù)增加。

　　相反，隨著RBW的降低，F(xiàn)FT信號(hào)分析儀所進(jìn)行的采集更長(zhǎng)，運(yùn)算量也更大。隨著DSP器件速度的加快，測(cè)量速度更快，從而實(shí)現(xiàn)更高的分辨率或更窄的RBW測(cè)量。

圖1：頻譜分析儀測(cè)量結(jié)果的頻率和幅度關(guān)系

　　幅度設(shè)置

　　不同的幅度控制也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，這些包括參考電平(reflevel)，衰減器設(shè)置和檢測(cè)模式。參考電平設(shè)置了頻譜分析儀的最大輸入范圍。它控制Y軸，這一點(diǎn)與示波器上的“volts/div”相似，必須將其設(shè)置到剛剛大于所期望的最大功率測(cè)量值。

　　最佳參考電平的取值要使得最小的儀器失真(使輸入信號(hào)飽和的非常低的參考電平導(dǎo)致)和最小的噪聲基底(參考電平過(guò)高，減小了儀器的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍而導(dǎo)致)取得平衡。有時(shí)候，設(shè)置一個(gè)低參考電平對(duì)于寬帶噪聲測(cè)量是有好處的，盡管產(chǎn)生一些儀器失真。當(dāng)能夠認(rèn)可失真時(shí)，這樣做會(huì)改善儀器的靈敏度，并且保證在測(cè)量中將其排除在外。

　　衰減器設(shè)置控制也決定儀器的輸入范圍。該設(shè)置通常被設(shè)置到自動(dòng)模式，軟件根據(jù)參考電平來(lái)調(diào)整衰減器的值。