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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 分析仪的性能和技术指标,1频谱和网络分析仪的技术指标：,是仪器生产厂家通知用户特定仪器的性能水平的一种方式。,2理解和解释仪器的技术指标：,使用户能够预期仪器在特定测量情况下的执行情况，用户可据此确定测量的总体精度。,3技术指标的形式与格式、方框图、仪器内部的测量技术有关：,这些技术指标往往比较复杂。,在选购仪器或者判断一台仪器的指标是否符合测试要求时，熟悉并掌握每个指标所代表的意义以及与仪器性能相对应的关系是非常有帮助的。,3.1 源/跟踪发生器的技术指标,网络分析仪中的信号源、频谱分析仪中的跟踪发生器的频率和幅度都有一定的误差。厂家的技术指标描述了这些误差。当源和接收机的频率出于同一公共的参考振荡器的情况下，源的频率指标可适用于接收机。,在理想情况下，源只产生一个所要的输出基波频率。实际上，源通常同时产生其它的谐波和非谐波频率。,一般网络分析仪的源所含的谐波量的典型指标为25或30dB，如果源和接收机在频率上是互相跟踪的，被测器件的线性度好，那么谐波分量将可能落在接收机的通带之外。,非谐波假信号类似随机频率。分析仪厂家通常可以确保这些假信号的电平足够低，不在接近源频率的地方出现，不会落在接收机的通带内。,源/跟踪发生器的主要技术指标如下：,1频率分辨力频率分辨力指标表示当调节源的频率时可能实现的最小变化。例如，具有0.1Hz频率分辨力的源可以调到1000.1Hz，1000.2Hz和1000.3Hz，但不能调到1000.05Hz。这个技术指标并不规定源的频率的精确度如何，只表示频率可调节的最小变化量。,2频率稳定度由于热效应、老化及其它效应，源的频率将随时间而变化。频率稳定指标描述了这种长期的频率漂移，通常以每天百万之一为单位，往往还附有规定的温度范围短期的频率波动由相位噪声规定。典型的频率稳定度指标可是5108/天，在这种指标下，100MHz的源频率可能变化范围为,5108100MHz=5Hz/天。,3电平精度该指标表示输出端或源的功率电平的误差，通常在一个频率与功率电平上指定，同时附有描述在其它输出电平上精度的线性指标，及描述电平如何随频率变化的平坦度指标。典型的技术指标是在50MHz和+10dBm的输出功率上为0.5dB。,4电平线性度电平的线性度描述电平精度如何随输出电平的改变而变化，通常以表格形式针对特定的输出功率范围给出所规定的精度指标。,例如：,5平坦度平坦度指标表示源功率电平的频率响应，这个指标并不指出有关源功率的绝对精度如何，而是指明它随频率的变化有多大。通常它相对于某一低频的幅度测量。例如，1dB的平坦度指标意味着，对于给定的幅度置位，实际的源功率电平在扫频时可能有2dB范围的变化。,6阻抗源的标称输出阻抗很重要，因为一个Z0例如：50系统需要一个输出阻抗为Z0的源来鼓励。另外，这个Z0源阻抗的质量常以回波损耗或SWR指标给出。在估计由于源的不理想匹配所造成的测量误差时，这是很重要的参量。,误差,输出电平,0.2,dB,5,dBm,至,+15,dBm,0.5,dB,+15,dBm,至,+20,dBm,3-2 接收机特性,输入阻抗如果需要在接收机的输入端接以被测器件的一个端口，那么接收机的标称输入阻抗是很重要的。通常，对Z0例如50输入端都给出与其相联系的回波损耗或SWR指标，以便估算失配误差。,工作在50MHz以下频段的分析仪还可能提供一高阻抗输入，这时将给出其标称的电阻和电容元件值例如1M和30pF。,灵敏度/噪声电平灵敏度或噪声电平规定了分析仪在特定的分辨带宽或归一化到1Hz带宽时的本底噪声通常以dBm表示。换句话说，灵敏度指标表达的是分析仪在没有信号存在的情况下因噪声而产生的读数，小于该电平的信号将被这种噪声电平扰乱而无法检测。典型指标：130dBm1HzBW。,剩余响应剩余响应是分析仪在未接输入信号情况下因内部的不完善而出现于其显示器上的信号。典型指标：低于最大输入电平100dB以上。,与输入相关的假响应与输入相关的假响应是分析仪在接有输入信号的情况下因内部的不完善而出现于其显示器上的信号，当去掉输入时，这些响应随即消失。这些响应是分析仪内部各局部的人为产物特别是本振的杂散信号。它们在与输入频率不直接有关的频率上出现，因而不同于失真分量。,3.3 动态范围,动态范围是接收机的一个重要技术指标准确地说，是接收机的一组技术指标。,动态范围给出了可以同时可靠测量信号的电平范围，它描述了接收机在存在巨大信号的情况下测量小信号的能力。,这种能力对分析仪的功能是重要的。因为分析仪的主要功能就是测量信号的各个频率成分或者一个网络的频率响应。,我们来考察频谱分析仪的动态范围。,动态范围：定义为在输入端同时存在且可以规定精度的两个信号电平的最大比值。,设想将两个信号接到分析仪的输入端：一个信号是该分析仪输入量程所允许的最大电平，而另一信号电平那么相当小图3.1。使较小信号的幅度降低，直至分析不再能检测到它为止。就在较小的信号刚好能被测量时，这两信号电平的比值以dB表示便定义为该分析仪的动态范围。,图3.1 频谱分析仪的动态范围是同时能够可靠测量到的最大与最小信号的比值以dB表示,小信号不能被检测的因素：,尽管小信号并不正好落在大信号某谐波的顶部，一般情况下：分析仪的剩余响应、大信号下的谐波失真因分析仪的不完善、分析仪的内部噪声可能大得足以掩盖该小信号。,很难指出小信号与失真分量或剩余响应等分析仪的不完善之间有什么区别。,仪器的动态范围决定了我们能够可靠地进行测量的幅度范围。,如图3.2所示，给出了可能限制分析仪动态范围的各种误差因素。,图3-2 动态范围受到分析仪的谐波失真、内部噪声、剩余响应以及与输入相关的假响应等的限制,在分析仪的输入端是单一频率的信号，但由于谐波失真分析仪内部产生了它的许多谐波。,假设有一个输入信号，如果其不止一个频率，那么还会有各种互调失真分量除谐波失真外。误差源为分析仪中的剩余响应和与输入相关的假响应。如果谐波、剩余响应或假响应低于基波例如80dB，那么分析仪的动态范围将被限制在80dB。幅度最高的那个响应将最终限制动态范围。,限制动态范围的第三个因素是分析仪的内部噪声，它造成的本底噪声使低于它的信号不能被测量。此噪声测量电平取决于所采用的分辨带宽，较窄的带宽使进入测量的噪声少，从而降低了噪声的测量电平。,总结：失真、剩余/虚假响应和噪声这三种因素是限制仪器的动态范围的主要因素。,仪器用户可以采取某些措施，使针对其特定测量应用的动态范围最正确。,如果是噪声限制了动态范围，那么减小预期的带宽通过平均或滤波的方法可降低分析仪测量的噪声电平，同时并不影响所测量的信号电平。,如果失真分量是限制因素，那么可通过降低信号电平的方法减小它们。失真分量幅度的下降要比信号电平大得多，从而使动态范围增大。可以采用由用户提供的外部衰减器或分析仪的内部衰减器来降低信号的电平。当然，随着信号电平的降低，动态范围又可能受到本底噪声的限制。,结论：实际操作时应该根据具体的实验情况采取有效的措施来提高仪器的动态范围。,
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