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采用频谱分析仪测量CATV载噪比(C/N)的方法
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1、 CATV载噪比(C/N)的定义:
系指图像载波电平有效值与规定带宽内系统噪声电平均方根值之比,用dB表示,即:
图像载波电平有效值
C/N=20lg ——————————————
噪声电平均方根值(规定带宽内)
噪声带宽BW=5.75MHz(中国)
2、 测量步骤
1) 测量方框图如图1所示
图1 C/N比测试方框图
2) 调谐频谱分析仪找到被测的图像载波,置于屏幕的中心
3) 调整频谱分析仪处于如下状态,并测量图像载波电平
中频分辨率带宽: 300kHz
视频滤波器带宽: 300kHz最小
对数标度: 2dB/div
扫频宽度: 1MHz/div
扫描时间: 自动
4) 微调频谱分析仪,使图像载波位于显示屏的中心。
5)调整基准电平控制使图像载波峰位于频谱分析仪的顶刻度线下,此时的基准电平,即图像载波电平值,记为A。
注: 加扰电视设备影响载波电平的测量,应该关掉加扰功能。
6) 测量噪声,调整频谱分析仪处于如下状态:
中频分辨率带宽: 30kHz(宽带也可以用)
视频滤波器带宽: 100Hz(不能大于300Hz)
对数标度: 10dB/div
扫频宽度: 1MHz/div
扫描时间: 自动
7) 必要时课重新调谐图像频率使信号位于中心。
注:未使用带通滤波器,可调整频谱分析仪的衰减器防止过载,但重返回到上述的3),重新测量图像载波电平。
8)在频道内测量,应从被测频道上去掉调制信号,保留有源设备的供电以便保证全部前端信道噪声处在正常状态。对于开路频道,从信号处理器输入端或预放输入端取下天线的引线,输入端口给予终接。对于其它频道,应断开基带视频信号,并且给予终接。不得采用关掉处理器、预放、调制器供电的方法。
9) 调频谱分析仪使被测的噪声位于显示屏的中央,即移动载波向左2—3MHz。
测到的噪声电平,记为B,于是:
(C/N) =A-B (1)
未修正
当有视频调制使得在规定的带宽范围内分不清噪声时,应去掉视频调制或者在频道的边缘进行测量,可用实际噪声相加的方法来解决。
近来有些频谱分析仪智能化程度比较高,可以自动进行计量和修正某些或全部结果,详细情况应查询仪器使用说明书,测试起来更为方便。
3、 C/N比计算
从以上测量的结果减去如下的修正系数:
1) 带宽修正系数应按下式计算:
B1
C1=lolg ---
B2
式中:B1——规定的噪声带宽,(对于PAL-D为5.75MHz)
牐牐燘2——测量仪器的中频分辨带宽
2) 对数检波瑞利(Rayieigh)噪声: C2=+2.5dB
3) 中频等效噪声带宽差异修正系数C3,可参阅使用仪器说明,如中频带宽是下降3dB处的带宽时,则: C3 = -0.52dB
4) 被测噪声与频谱分析仪底噪声相差小于10dB时的修正系数C4,C4可从图2修正曲线上查出,也可查C4修正系数表
5) 载噪比修正按下式计算:
C/N = (C/N)未修正 — (C1+C2+C3+C4)
对于CATV 300MHz系统至少应测量6个频道,450MHz系统应测7个频道,550MHz系统应测8个频道。其中应包括系统最高和最底频道。
底部/被测噪声差值
图2 修正系数C4曲线
C4修正系数表
4、 实例举例:
采用频谱仪测量结果如图3所示
图 3采用频谱仪测C/N比特性曲线
由图3可见图像载波电平C = -30dBm ,噪声电平 N = -90dBm
即:N =(Nsys+Na)=-90dBm 式中:Nsys—被测系统的噪声 Na_—频谱分析仪的底噪声
Nsys与Na之差在频谱分析仪上表现为5dB,根据这个差值可在修正曲线上找到修正量C4 为1.7dB,所以系统噪声应为:
Nsys = N - Nc
牐牐= -90 dBm - 1.7dB
牐牐= -91.75dBm
假定频谱分析仪测量C/N时的IF带宽为300KHz时,那么带宽修正系数C1,如下:
5.75MHz牐牐 5.75MHz
C1 = lolg--------- = lolg--------- =12.8dB
牐300KHz 牐牐牐0.3MHz
因此,5.75MHz 带宽内的噪声如下:
Nsys – 12.8dB = -91.7dBm + 12.8dB
牐牐牐牐牐牐牐= -78.9 dBm
频谱分析仪垂直标度为对数,修正系数C2为-2.5dB;等效噪声带宽与理想的矩形带宽不同,其修正系数C3为+1dB,最终的噪声应是:
N = -78.9+2.5+1.0 = -75.4dB
经过上述修正。最终的载噪比C/N是:
C/N = -30dBm—(—75.4dBm)= 45.4dBm
从以上分析看出,用普通的频谱分析仪测载噪比时,绝不是显示屏上显示的(如以上例子)60dB,而是45.4dB。有的频谱分析仪能自动进行上述修正,但是应注意带宽。
系指图像载波电平有效值与规定带宽内系统噪声电平均方根值之比,用dB表示,即:
图像载波电平有效值
C/N=20lg ——————————————
噪声电平均方根值(规定带宽内)
噪声带宽BW=5.75MHz(中国)
2、 测量步骤
1) 测量方框图如图1所示
图1 C/N比测试方框图
2) 调谐频谱分析仪找到被测的图像载波,置于屏幕的中心
3) 调整频谱分析仪处于如下状态,并测量图像载波电平
中频分辨率带宽: 300kHz
视频滤波器带宽: 300kHz最小
对数标度: 2dB/div
扫频宽度: 1MHz/div
扫描时间: 自动
4) 微调频谱分析仪,使图像载波位于显示屏的中心。
5)调整基准电平控制使图像载波峰位于频谱分析仪的顶刻度线下,此时的基准电平,即图像载波电平值,记为A。
注: 加扰电视设备影响载波电平的测量,应该关掉加扰功能。
6) 测量噪声,调整频谱分析仪处于如下状态:
中频分辨率带宽: 30kHz(宽带也可以用)
视频滤波器带宽: 100Hz(不能大于300Hz)
对数标度: 10dB/div
扫频宽度: 1MHz/div
扫描时间: 自动
7) 必要时课重新调谐图像频率使信号位于中心。
注:未使用带通滤波器,可调整频谱分析仪的衰减器防止过载,但重返回到上述的3),重新测量图像载波电平。
8)在频道内测量,应从被测频道上去掉调制信号,保留有源设备的供电以便保证全部前端信道噪声处在正常状态。对于开路频道,从信号处理器输入端或预放输入端取下天线的引线,输入端口给予终接。对于其它频道,应断开基带视频信号,并且给予终接。不得采用关掉处理器、预放、调制器供电的方法。
9) 调频谱分析仪使被测的噪声位于显示屏的中央,即移动载波向左2—3MHz。
测到的噪声电平,记为B,于是:
(C/N) =A-B (1)
未修正
当有视频调制使得在规定的带宽范围内分不清噪声时,应去掉视频调制或者在频道的边缘进行测量,可用实际噪声相加的方法来解决。
近来有些频谱分析仪智能化程度比较高,可以自动进行计量和修正某些或全部结果,详细情况应查询仪器使用说明书,测试起来更为方便。
3、 C/N比计算
从以上测量的结果减去如下的修正系数:
1) 带宽修正系数应按下式计算:
B1
C1=lolg ---
B2
式中:B1——规定的噪声带宽,(对于PAL-D为5.75MHz)
牐牐燘2——测量仪器的中频分辨带宽
2) 对数检波瑞利(Rayieigh)噪声: C2=+2.5dB
3) 中频等效噪声带宽差异修正系数C3,可参阅使用仪器说明,如中频带宽是下降3dB处的带宽时,则: C3 = -0.52dB
4) 被测噪声与频谱分析仪底噪声相差小于10dB时的修正系数C4,C4可从图2修正曲线上查出,也可查C4修正系数表
5) 载噪比修正按下式计算:
C/N = (C/N)未修正 — (C1+C2+C3+C4)
对于CATV 300MHz系统至少应测量6个频道,450MHz系统应测7个频道,550MHz系统应测8个频道。其中应包括系统最高和最底频道。
底部/被测噪声差值
图2 修正系数C4曲线
C4修正系数表
4、 实例举例:
采用频谱仪测量结果如图3所示
图 3采用频谱仪测C/N比特性曲线
由图3可见图像载波电平C = -30dBm ,噪声电平 N = -90dBm
即:N =(Nsys+Na)=-90dBm 式中:Nsys—被测系统的噪声 Na_—频谱分析仪的底噪声
Nsys与Na之差在频谱分析仪上表现为5dB,根据这个差值可在修正曲线上找到修正量C4 为1.7dB,所以系统噪声应为:
Nsys = N - Nc
牐牐= -90 dBm - 1.7dB
牐牐= -91.75dBm
假定频谱分析仪测量C/N时的IF带宽为300KHz时,那么带宽修正系数C1,如下:
5.75MHz牐牐 5.75MHz
C1 = lolg--------- = lolg--------- =12.8dB
牐300KHz 牐牐牐0.3MHz
因此,5.75MHz 带宽内的噪声如下:
Nsys – 12.8dB = -91.7dBm + 12.8dB
牐牐牐牐牐牐牐= -78.9 dBm
频谱分析仪垂直标度为对数,修正系数C2为-2.5dB;等效噪声带宽与理想的矩形带宽不同,其修正系数C3为+1dB,最终的噪声应是:
N = -78.9+2.5+1.0 = -75.4dB
经过上述修正。最终的载噪比C/N是:
C/N = -30dBm—(—75.4dBm)= 45.4dBm
从以上分析看出,用普通的频谱分析仪测载噪比时,绝不是显示屏上显示的(如以上例子)60dB,而是45.4dB。有的频谱分析仪能自动进行上述修正,但是应注意带宽。
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