PSA頻譜分析儀測(cè)量應(yīng)用

　　精確測(cè)量信號(hào)功率電平是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。無(wú)論是對(duì)電路子系統(tǒng)還是對(duì)整個(gè)通信鏈路進(jìn)行分析時(shí)，技術(shù)指標(biāo)和容限均十分重要。


　　與傳統(tǒng)的頻譜分析儀相比，Agilent高性能頻譜分析儀（PSA）系列體現(xiàn)出多方面的技術(shù)創(chuàng)新——精密的平坦度校準(zhǔn)、全數(shù)字中頻（IF）部分和內(nèi)部校準(zhǔn)器，可以達(dá)到最佳的幅度精度，使測(cè)量更精確、更迅速和更方便。


PSA和Agilent8563E的幅度精度指標(biāo)的比較


技術(shù)指標(biāo) PSAE4440A 8563E


絕對(duì)頻率響應(yīng)0～3GHz <±0.35dB <±1.8dB


對(duì)數(shù)逼真度


-20dBm或更低 <±0.07dB <±0.85dB


對(duì)數(shù)逼真度的范圍 不受限制 離參考電平100dB


中頻增益的不確定性 無(wú) <±1.0dB


分辨帶寬轉(zhuǎn)換


（幾乎是最寬的分辨帶寬） <±0.03dB <±0.5dB


校準(zhǔn)器 未作規(guī)定 <±0.3dB


校準(zhǔn)器+對(duì)數(shù)逼真度+中頻增益+分辨帶寬轉(zhuǎn)換 <±0.30dB 未作規(guī)定，加到2.65dB上


　　根據(jù)這個(gè)比較，可以得出PSA系列的幅度不確定性遠(yuǎn)小于8563E頻譜分析儀的結(jié)論。當(dāng)將PSA系列與市場(chǎng)上的其它頻譜分析儀作比較時(shí)，這個(gè)結(jié)論也屬正確。傳統(tǒng)頻譜分析儀中的某些不確定性可以在不改變參考電平或衰減器控制的條件下通過(guò)測(cè)量相對(duì)于已校參考電平和示波器標(biāo)度的信號(hào)電平來(lái)加以限制或使之最小。這些步驟可以消除某些不確定性，但其余的不確定性仍遠(yuǎn)大于PSA系列的總不確定性。由于PSA系列沒(méi)有許多常規(guī)的幅度不確定性，故在精確幅度測(cè)量中能為用戶提供更大的靈活性。




　　典型幅度測(cè)量中測(cè)量不確定性的實(shí)例


　　下面將考察利用PSA系列和8563E進(jìn)行的某些典型幅度測(cè)量，并對(duì)如何利用PSA系列來(lái)完成最佳幅度精度測(cè)量提出一些建議。


　　我們將列出應(yīng)用哪些不確定性并對(duì)總誤差及平方和的平方根（RSS）誤差進(jìn)行計(jì)算。


例１：信號(hào)功率測(cè)量（絕對(duì)測(cè)量）


測(cè)量 利用10kHz分辨帶寬，在-5dBm上測(cè)量900MHz連續(xù)波信號(hào)


　　重要提示 ·將使衰減器從10dB參考設(shè)置進(jìn)行轉(zhuǎn)換之間PSA系列的誤差與由加到第一混頻器上的輸入信號(hào)高于-20dBm所引起的較高對(duì)數(shù)逼真度誤差進(jìn)行比較，較小誤差由采用10dB輸入衰減器設(shè)置獲得。


　　對(duì)于PSA系列，無(wú)需將信號(hào)移至參考線來(lái)改善精度。只要輸入衰減調(diào)到使混頻器電平處于或低于-10dBm，就能將參考電平設(shè)定在儀器允許范圍內(nèi)的任意處。


PSA E4440A Agilent8563E


影響因素 規(guī)定的不確定性（±dB） 可利用的不確定性（±dB） 規(guī)定的不確定性（±dB） 可利用的不確定性（±dB）


校準(zhǔn)器 0.3 0.3 0.3 0.3


參考電平 1.0 0.0(若在0dBm參考電平上進(jìn)行校準(zhǔn)和使用)


標(biāo)度逼真度 0.5 0.5


分辨帶寬轉(zhuǎn)換 0.0(若在10kHz分辨帶寬內(nèi)校準(zhǔn))


頻率響應(yīng)1 0.35 0.35 1.5 1.5


總不確定性 0.65 2.3


用RSS表示的總不確定性 0.46 1.61


　　1利用10dB輸入衰減。


　　2將所有誤差項(xiàng)相加來(lái)確定測(cè)量的總不確定性是一種十分保守的方法。合并不確定性的更真實(shí)方法是平方和的平方根（RSS）法。在幅度測(cè)量中，RSS不確定性是基于大部分誤差彼此無(wú)關(guān)這一事實(shí)。由于誤差獨(dú)立無(wú)關(guān)，故按RSS方式合并個(gè)別不確定性是合理的。


　　求RSS不確定性要求各個(gè)不確定性用相同單位表示。通常，不確定性由分貝(dB)表示：


RSS=[e12+e22+e23+……]1/2


式中，RSS,e1,e2,e3……均以dB為單位。


　　例2：不同頻帶內(nèi)利用Δ標(biāo)記的相對(duì)測(cè)量（相對(duì)測(cè)量）


測(cè)量 10GHz基頻信號(hào)及其20GHz二次諧波。


重要提示 ·一般而言，最好是對(duì)兩個(gè)信號(hào)采用相同的輸入衰減器設(shè)置和分辨帶設(shè)置。用這種方法，與輸入衰減轉(zhuǎn)換不確定性和分辨帶寬轉(zhuǎn)換不確定性相聯(lián)系的不確定性不會(huì)影響測(cè)量。


PSA E4440A Agilent8563E


影響因素 規(guī)定的不確定性（±dB） 可利用的不確定性（±dB） 規(guī)定的不確定性（±dB） 可利用的不確定性（±dB）


頻率響應(yīng)（在10GHz處） 2.0dB（絕對(duì)不確定性） 2.0dB 2.5dB（相對(duì)不確定性）2 2.5dB


頻率響應(yīng)（在20GHz處） 2.0dB 2.0dB 3.0dB（相對(duì)不確定性）2 3.0dB


頻帶轉(zhuǎn)換 不適用 0 1.0dB2 1.0dB


對(duì)數(shù)逼真度 0.071 0.07 0.85dBmax(在90dB范圍內(nèi)) 0.85dBmax


總不確定性 4.07 6.55dB


用RSS表示的總不確定性 2.83 4.12dB


1調(diào)節(jié)衰減器，使混頻器上的信號(hào)電平低于-20dBm。


2可以采用相對(duì)于絕對(duì)校準(zhǔn)器的頻率響應(yīng)，而在這種情況下頻帶轉(zhuǎn)換將不適用。


例3：三階截獲測(cè)量（相對(duì)測(cè)量）


測(cè)量 對(duì)相隔50kHz、三階失真為-80dBc的兩個(gè)2GHz信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。


重要提示 ·為使PSA系列獲得最佳失真分量，饋至第一混頻器的輸入信號(hào)電平應(yīng)為：1/3*（2*TOI+DANL）。請(qǐng)參考PSA系列的技術(shù)指標(biāo)。


·對(duì)于與同一頻率很接近的信號(hào)，可以不考慮頻率響應(yīng)。


PSA E4440A Agilent8563E


影響因素 規(guī)定的不確定性（±dB） 可利用的不確定性（±dB） 規(guī)定的不確定性（±dB） 可利用的不確定性（±dB）


對(duì)數(shù)逼真度0.071 0.07 0.85dBmax（在90dB范圍內(nèi)） 0.85dBmax


總不確定性 0.07 0.85dB


用RSS*表示的總不確定性 0.85dB


1調(diào)節(jié)衰減器，使混頻器上的信號(hào)電平低于-20dBm


例4：失配測(cè)量誤差和測(cè)量不確定性


測(cè)量 利用PSAE4440A在不同的輸入衰減設(shè)置下測(cè)量某個(gè)信號(hào)


　　測(cè)量提示·對(duì)于所有頻譜分析儀，為了獲得最精確的幅度測(cè)量，需要某種輸入衰減（使阻抗匹配最佳）。
失配誤差是由信號(hào)源輸出阻抗與負(fù)載輸入阻抗不相同所引起的。在頻譜分析儀測(cè)量中，被測(cè)件（DUT）輸出阻抗與頻譜分析儀輸入阻抗的不完善性都可能引起失配誤差。


完整的功率傳遞函數(shù)為：


PL/PS=（1-ρＳ2）(1-ρＬ2)/(1±ρLρS)2 (1)


10log(PL/PS)=10log(1-ρs^2)+10log(1-ρL^2)-20log(1±ρSρL) (2)


方程（2）中，前兩項(xiàng)決定了由反射系數(shù)引起的預(yù)期功率損失。第三項(xiàng)是失配不確定性。實(shí)際功率傳遞可能落在由第三項(xiàng)中正負(fù)號(hào)所表示的兩個(gè)極值中間的任何處。


下面兩個(gè)表列出利用PSA系列對(duì)一個(gè)電壓駐波比（VSWR）為1.4∶1的被測(cè)件在不同的輸出衰減器設(shè)置下進(jìn)行測(cè)量的計(jì)算結(jié)果。


VSWR ρ VSWR ρ


輸入衰減<10dB 輸入衰減≥10dB


DUT輸入端口 1.4∶1 0.167 1.4∶1 0.167


PSA50MHz～3GHz 2.3∶1 0.394 1.2∶1 0.091



輸入衰減器設(shè)置 輸入衰減量0<10dB 輸入衰減量≥10dB


測(cè)量誤差（dB） <0.855 -0.159


測(cè)量不確定性（±dB） -0.591/+0.533 -0.133/+0.131


總誤差范圍（dB） -0.264/-1.408 -0.026/-0.29


失配誤差和不確定性適用于供幅度測(cè)量用的所有儀器，如功率計(jì)和頻譜分析儀。


　　結(jié)束語(yǔ)


　　PSA系列頻譜分析儀中采用的新技術(shù)極大地改善了許多信號(hào)測(cè)量的幅度精度。最常見(jiàn)的幅度精度誤差已被消除或減小，而使用的方便性和靈活性也獲得了改善�！�




摘自《電子產(chǎn)品世界》