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频谱仪功率压缩点的校准方法原理和步骤

发布时间: 2021-05-21

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       频谱分析仪的指标中,1dB压缩点指标是比较关键的指标,一些频谱仪指标手册中给出相关指标时,备注的测试方法是双音(twotones)。在频谱仪的计量校准校准规范中,压缩点的测量方法,许多情况不适用。本文详细解释频谱仪功率压缩点的校准方法原理和步骤。
  
  什么是频谱仪的1dB压缩点?
  内置衰减器置为0的条件下,频谱仪的信号功率测量值,随着输入信号的增加而线性增加;当输入信号的功率增加到一定电平时,频谱仪射频通道进入非线性区,频谱仪测量值会低于输入电平;测量值低于实际值1dB时的实际输入功率值是频谱仪的1dB压缩点。
  为什么测量1dB压缩点要使用双音?
  所谓双音是指频谱仪输入信号包含两个频率分量。
  功率压缩点是考核频谱仪混频器的指标,评估时内部衰减器要求设为0;
  衰减器设为0时,频谱仪参考电平设置范围≤0dBm,频谱仪压缩点指标大于0dBm的情况下,输入信号功率超出参考电平会过载,因此采用双音法,避免过载的同时,测得较高功率压缩点。
  Q
  双音法的原理
  双音法压缩点测量原理,就是输入信号两个频率分量,带内较小信号输入电平恒定,用来监测电平变化量,带外信号的功率增长时,会造成频谱仪测量功率压缩,而且在它超出参考电平时不会过载;
  注意这两个分量f和f+Δf频率的频率间隔,要求大于频谱仪第1级中频滤波器的带宽,Δf>IFBW1,如果在带宽内的信号功率超出参考电平设置值,会造成中频过载,目前常用高级频谱仪如R&SFSW的1中频带宽>500MHz;
  频谱仪中心频率输入较低功率信号,另一个信号是频率超出1中频滤波器带宽的带外信号,通过增大带外信号的功率观察中心频点信号测量值的下降,当测试值下降到1dB时,带外信号的功率值就是1dB压缩点。
  
  频谱仪1dB压缩点测量步骤
  信号源SG1的频率f0;
  信号源SG2的频率f0+Δf,Δf>500MHz;
  两个信号源SG1和SG2通过合路器,连接功率计进行功率校准;
  打开SG1输出并关闭SG2,使频率f0信号的功率计读数P0=-30dBm左右;
  打开SG2输出并关闭SG1,使频率f0+Δf信号的功率计读数P1<(频谱仪1dB压缩点指标)-10dB,并记录P1以及信号源SG2功率设置值Ps2;
  频谱仪内部衰减器设为0;
  频谱仪中心频率设为f0,SPAN≈10MHz,参考电平0dBm;
  频谱仪屏幕上信号峰值,记录为Maker参考,并打开ΔMaker,监测电平变化量ΔL,初始值ΔL=0;
  逐步增大SG2的输出功率直到ΔL=-1dB,记录此时SG2的功率设置值Ps2';
  获得频谱仪1dB压缩点P1dB=(Ps2'-Ps2)+P1;
  如果增大SG2的输出功率直到SG2的最大功率输出Ps2max,如果始终ΔL>-1dB,P1dB=(Ps2max-Ps2)+P1.
  测试布置
  注意
  信号源SG2的输出功率指标要求:大于被检频谱仪1dB压缩点指标+10dB,10dB余量是考虑合路器和线缆损耗,可以根据实际损耗降低要求。
  频率间隔Δf,根据被检频谱仪的1中频滤波器带宽设置。
  频谱仪工作在>8GHz(根据被检频谱仪指标手册)的微波频段时,射频前端的预选滤波器是带宽较窄的YIG滤波器,在测量中需要关闭YIG滤波器。


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