【经验】如何优化信号分析仪的混频器输入电平以更好地进行信号分析

时间： 2020-07-31 来源：Keysight

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信号分析仪使用超外差接收器对输入信号进行下变频，以便在频率，时间和调制域中进行分析。与接收器一样，最大化信号链中的信噪比（SNR）对于获得准确的信号分析结果至关重要。因此，您需要确保输入信号不会使信号分析仪失真。

但是，没有关于最佳混频器电平设置的规则。最佳混频器电平设置取决于测量硬件、输入信号的特性以及规格测试要求。

了解输入信号的特征

许多数字调制信号在时域和频域上都呈现出类似噪声的特性。由于信号本身的随机性和不一致性，通常难以量化。完全描述和理解信号中数字调制的能力是非常重要的。图1显示了3GPP HSPA下行链路信号的频域和时域。该信号在时域和频域都有很快的幅度变化。

图1.功率与时间和频谱测量

为了表征信号，您需要提取有用的电源相关信息。互补累积分布函数（CCDF）功率曲线表征信号的更高功率，并提供关键信息，例如峰均功率比（PAPR）。 CCDF提供了数字调制信号中功率电平的统计描述，用于评估功率放大器和发射器中的非线性。图2说明了5G NR信号的CCDF功率曲线和PAPR值（10.41 dB）。

图2. CCDF功率测量

CCDF曲线是表征数字调制信号功率分布的良好工具。它们将复杂数字调制格式的效果可视化，可以帮助您更好地理解测试设备的特征。

优化混频器输入电平

图3是信号分析仪的简化框图。在进行如ACPR和EVM之类的测量时，您需要为信号分析仪的输入混频器设置最佳电平，以达到最佳SNR。

图3.信号分析仪的框图

信号分析器中的非线性RF组件（例如混频器和放大器）在某些条件下可能会产生失真。当您向信号分析仪输入大功率信号时，信号会使输入混频器失真。失真产物包括信道内或信道外不需要的频谱信号。

对于调制信号，信道内失真产物降低调制测量值，而信道外失真产物影响相邻信道功率和杂散测量。可调的输入衰减防止输入混频器因大功率输入信号而失真。

调整输入衰减

分析仪的输入衰减器会减少进入输入混频器的信号。但是，输入混频器电平设置是失真性能和噪声灵敏度之间的折衷方案。使用较高的输入混频器电平可以获得更好的SNR，或者使用较低的输入混频器电平可以获得更好的失真性能。信号分析仪以5 dB或2 dB的步进提供机械衰减器，以1 dB的步进提供电子（可选）衰减器。较精细的步进衰减器可提供更好的分辨率，以优化输入混频器的电平。

启用内置前置放大器

在空中（OTA）测试和具有巨大插入损耗的测试系统等场景中，输入信号电平可能会低于最佳混频器电平。内置的前置放大器可提供更好的噪声系数，但互调失真至噪底动态范围较差。您可以为低输入级别的测试方案启用此设置。

调整衰减以获得最小限幅

通过KEYSIGHT X系列信号分析仪，您可以通过单按键来防止输入信号过载，从而将衰减调整为最小限度。信号分析仪以零跨度设置和适当的分辨率带宽（RBW）采集波形，然后检查测量的波形数据是否被限幅（IF过载）。如果被削波，分析仪将设置更高的衰减，然后重新采集波形。图4说明了调整算法。

图4.最小限幅的调整算法

此功能可加速设置输入衰减，但不一定优化测量动态范围。您需要手动微调衰减，以获得最佳测量结果。

了解信号分析仪的性能和输入信号的特性是进行准确和可重复测量的第一步。是德科技的信号分析仪提供灵活且优化的设置，可准确评估射频组件和设备。在下一篇文章中，我将讨论如何为IF数字转换器优化SNR，以实现最佳的解调分析。

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