利用频谱/信号分析来限制射频功率和寄生噪声辐射

幅度设置

不同的幅度控制也会影响测量结果，这些包括参考电平(ref level)，衰减器设置和检测模式。参考电平设置了频谱分析仪的最大输入范围。它控制Y轴，这一点与示波器上的“volts/div”相似，必须将其设置到刚刚大于所期望的最大功率测量值。

最佳参考电平的取值要使得最小的仪器失真(使输入信号饱和的非常低的参考电平导致)和最小的噪声基底(参考电平过高，减小了仪器的灵敏度和动态范围而导致)取得平衡。有时候，设置一个低参考电平对于宽带噪声测量是有好处的，尽管产生一些仪器失真。当能够认可失真时，这样做会改善仪器的灵敏度，并且保证在测量中将其排除在外。

衰减器设置控制也决定仪器的输入范围。该设置通常被设置到自动模式，软件根据参考电平来调整衰减器的值。

在固件中，频谱分析仪将显示器的Y轴与参考电平或衰减器联动在一起。虚拟仪器则没有限制，如果需要时，显示器的Y轴可以与这些控制相脱离。该功能可以实现频谱的可视化缩放，而不影响仪器的幅度设置。注意，参考电平和衰减器设置都影响可编程衰减器，故只需设置其中的一个即可。

检测模式是另一种幅度控制方式，可用于传统的扫描频谱分析仪，但不能用于基于FFT的分析仪。可分为普通、峰值、采样或负峰值等模式，具体检测模式决定了频谱分析仪如何减少频谱信息的，或者说如何压缩频谱信息。

另外它还影响总的功率测量。当频谱数据点超过频谱分析仪所能显示的点数时，分析仪将从数据减少策略中获益。这将使检测模式改变功率测量。

表2：频谱分析仪测量模式能够影响功率测量结果。

影响精度的因素

频谱分析仪采用起始和终止频率之间的频率扫描。一个模拟斜坡信号产生该频率扫描信号，而起始频率由来自高精度的时间基准信号合成。于是，测量精度由模拟斜坡信号和IF滤波器的中心频率所决定。

基于FFT的分析仪，没有这样的模拟斜坡信号，故没有这些因素的限制，从而在整个测量范围内具有一致的精度。范围内的精度则取决于时基和测量算法，故可以比较容易地获得频率精度和重复性。

在传统型扫描分析仪中，频率误差的原因包括基准频率误差，频率范围精度(范围的5%)和RBW(RBW的15%)。相应地，在基于FFT的分析仪中的频率误差则包括基准频率误差和RBW，具体取决于测量算法，变化范围为RBW的> 50 %到< 10%之间。

为了比较这些误差，就必须忽略基准频率误差，这是因为可以使用一个像铷时钟这类的精密频率源来对其进行补偿。在扫频式频谱分析仪中，当频率范围大于50kHz以及RBW设置超过1kHz时，测量性能将受到影响，除非采用最优化的技术，例如将100MHz的频率放置到频率范围的中心。

如果采用较小的RBW，意味着测试时间的拉长，这是因为扫描时间的问题，因为通常的频谱分析仪中需要150-200ms的扫描时间。测量算法限定了基于FFT的分析仪的测量精度。例如，先进的光谱测量分析工具包中采用了内插技术，可实现比RBW能够实现的更高分辨率，就像上述的例子中，RBW设置到2kHz将会保证更高的精度。

基于FFT的分析仪采用可以实现精确测量的高RBW设置，即便是没有利用精度优化的测量技术。这意味着在相同的测试时间内可以实现更快和更精密的测量。信号分析仪能够执行长度小于20ms的测试样本，这比频谱分析仪高6倍。

除非采用了合适的测量设置，否则即便是对于同一台测试仪器，也会导致的测量结果很大变化。因此，深入理解工作原理对正确地设置测量仪器来说是至关重要的。

作者：Cindy Ong

行销工程师

美国国家仪器有限公司