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淺談?lì)l譜分析儀的相位噪聲和掃描時(shí)間

發(fā)布時(shí)間: 2021-08-18   瀏覽次數(shù):   作者:邁昂科技

●相位噪聲

并沒有一種振蕩器是絕對(duì)穩(wěn)定的。盡管我們看不到頻譜分析儀本振系統(tǒng)的實(shí)際頻率抖動(dòng),但仍能查看到本振頻率或相位不穩(wěn)定性的明顯表征,這就是相位噪聲(有時(shí)也叫噪聲邊帶)。


這些都在某種程度上受到隨機(jī)噪聲的頻率或相位調(diào)制的影響。本振的任何不穩(wěn)定性都會(huì)傳遞給由本振和輸入信號(hào)所形成的混頻分量,因而本振相位噪聲的調(diào)制邊帶會(huì)出現(xiàn)在幅度遠(yuǎn)大于系統(tǒng)寬帶底噪的那些頻譜分量周圍。


顯示的頻譜分量和相位噪聲之間的幅度差隨本振穩(wěn)定度而變化,本振越穩(wěn)定,相位噪聲越小。它也隨分辨率帶寬而變,若將分辨率帶寬縮小10倍,顯示相位噪聲電平將減小10dB。

相位噪聲頻譜的形狀與分析儀的設(shè)計(jì),尤其是用來穩(wěn)定本振的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)有關(guān)。在某些分析儀中,相位噪聲在穩(wěn)定環(huán)路的帶寬中相對(duì)平坦,而在另一些分析儀中,相位噪聲會(huì)隨著信號(hào)的頻偏而下降。相位噪聲采用dBc(相對(duì)于載波的dB數(shù))為單位,并歸一化至1Hz噪聲功率帶寬。


有時(shí)在特定的頻偏上指定,或者用一條曲線來表示一個(gè)頻偏范圍內(nèi)的相位噪聲特性。

通常情況下,我們只能在分辨率帶寬較窄時(shí)查看到頻譜儀的相位噪聲,此時(shí)相位噪聲使這些濾波器的響應(yīng)曲線邊緣變得模糊。對(duì)于分辨率帶寬較寬的濾波器,相位噪聲被掩埋在濾波器響應(yīng)曲線的邊帶之下。


在任何情況下,相位噪聲都是頻譜儀分辨不等幅信號(hào)能力的最終限制因素。根據(jù)3dB帶寬和選擇性理論,我們應(yīng)該能夠分辨出這兩個(gè)信號(hào),但結(jié)果是相位噪聲掩蓋了較小的信號(hào)。


●掃描時(shí)間

要是把分辨率作為評(píng)價(jià)頻譜儀的唯一標(biāo)準(zhǔn),似乎將頻譜儀的分辨率(IF)濾波器設(shè)計(jì)得盡可能窄就可以了。然而,分辨率會(huì)影響掃描時(shí)間,而我們又非常注重掃描時(shí)間。因?yàn)樗苯佑绊懲瓿梢淮螠y(cè)量所需的時(shí)間。


考慮到分辨率的原因是由于中頻濾波器是帶限電路,需要有限的時(shí)間來充電和放電。要是混頻分量掃過濾波器的速度過快,便會(huì)造成顯示幅度的丟失。

如果我們考慮到混頻分量停留在中頻濾波器通帶內(nèi)的時(shí)間,則這個(gè)時(shí)間與帶寬成正比,與單位時(shí)間內(nèi)的掃描(Hz)成反比,即通帶內(nèi)的時(shí)間等于:

在其中,RBW=分辨率帶寬,ST=掃描時(shí)間。
分辨率的變化對(duì)掃描時(shí)間有非常大的影響,當(dāng)分辨率每改變一檔,掃描時(shí)間會(huì)受到約10倍的影響。頻譜分析儀通常會(huì)根據(jù)掃寬和分辨率帶寬的設(shè)置自動(dòng)調(diào)整掃描時(shí)間,通過調(diào)節(jié)掃描時(shí)間來維持一個(gè)被校準(zhǔn)的顯示。必要時(shí),我們可以不使用自動(dòng)調(diào)節(jié)而采用手動(dòng)方式設(shè)定掃描時(shí)間。如果所要求的掃描時(shí)間比提供的最大可用掃描時(shí)間還短,頻譜儀會(huì)在網(wǎng)格線右上方顯示“MeasUncal”以表示顯示結(jié)果未經(jīng)校準(zhǔn)。

 
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