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頻譜儀功率壓縮點的校準方法原理和步驟

發布時間:2021-05-21

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       頻譜分析儀的指標中,1dB壓縮點指標是比較關鍵的指標,一些頻譜儀指標手冊中給出相關指標時,備注的測試方法是雙音(twotones)。在頻譜儀的計量校準校準規范中,壓縮點的測量方法,許多情況不適用。本文詳細解釋頻譜儀功率壓縮點的校準方法原理和步驟。
  
  什么是頻譜儀的1dB壓縮點?
  內置衰減器置為0的條件下,頻譜儀的信號功率測量值,隨著輸入信號的增加而線性增加;當輸入信號的功率增加到一定電平時,頻譜儀射頻通道進入非線性區,頻譜儀測量值會低于輸入電平;測量值低于實際值1dB時的實際輸入功率值是頻譜儀的1dB壓縮點。
  為什么測量1dB壓縮點要使用雙音?
  所謂雙音是指頻譜儀輸入信號包含兩個頻率分量。
  功率壓縮點是考核頻譜儀混頻器的指標,評估時內部衰減器要求設為0;
  衰減器設為0時,頻譜儀參考電平設置范圍≤0dBm,頻譜儀壓縮點指標大于0dBm的情況下,輸入信號功率超出參考電平會過載,因此采用雙音法,避免過載的同時,測得較高功率壓縮點。
  Q
  雙音法的原理
  雙音法壓縮點測量原理,就是輸入信號兩個頻率分量,帶內較小信號輸入電平恒定,用來監測電平變化量,帶外信號的功率增長時,會造成頻譜儀測量功率壓縮,而且在它超出參考電平時不會過載;
  注意這兩個分量f和f+Δf頻率的頻率間隔,要求大于頻譜儀第1級中頻濾波器的帶寬,Δf>IFBW1,如果在帶寬內的信號功率超出參考電平設置值,會造成中頻過載,目前常用高級頻譜儀如R&SFSW的1中頻帶寬>500MHz;
  頻譜儀中心頻率輸入較低功率信號,另一個信號是頻率超出1中頻濾波器帶寬的帶外信號,通過增大帶外信號的功率觀察中心頻點信號測量值的下降,當測試值下降到1dB時,帶外信號的功率值就是1dB壓縮點。
  
  頻譜儀1dB壓縮點測量步驟
  信號源SG1的頻率f0;
  信號源SG2的頻率f0+Δf,Δf>500MHz;
  兩個信號源SG1和SG2通過合路器,連接功率計進行功率校準;
  打開SG1輸出并關閉SG2,使頻率f0信號的功率計讀數P0=-30dBm左右;
  打開SG2輸出并關閉SG1,使頻率f0+Δf信號的功率計讀數P1<(頻譜儀1dB壓縮點指標)-10dB,并記錄P1以及信號源SG2功率設置值Ps2;
  頻譜儀內部衰減器設為0;
  頻譜儀中心頻率設為f0,SPAN≈10MHz,參考電平0dBm;
  頻譜儀屏幕上信號峰值,記錄為Maker參考,并打開ΔMaker,監測電平變化量ΔL,初始值ΔL=0;
  逐步增大SG2的輸出功率直到ΔL=-1dB,記錄此時SG2的功率設置值Ps2';
  獲得頻譜儀1dB壓縮點P1dB=(Ps2'-Ps2)+P1;
  如果增大SG2的輸出功率直到SG2的最大功率輸出Ps2max,如果始終ΔL>-1dB,P1dB=(Ps2max-Ps2)+P1.
  測試布置
  注意
  信號源SG2的輸出功率指標要求:大于被檢頻譜儀1dB壓縮點指標+10dB,10dB余量是考慮合路器和線纜損耗,可以根據實際損耗降低要求。
  頻率間隔Δf,根據被檢頻譜儀的1中頻濾波器帶寬設置。
  頻譜儀工作在>8GHz(根據被檢頻譜儀指標手冊)的微波頻段時,射頻前端的預選濾波器是帶寬較窄的YIG濾波器,在測量中需要關閉YIG濾波器。


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