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交換式濾波器預(yù)選功能為泰克RSA6120A進(jìn)行實(shí)際環(huán)境寬帶測量提供優(yōu)勢
2009/9/17 15:02:58
電源在線網(wǎng)
在幾乎所有數(shù)字RF應(yīng)用中,一個不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢是越來越多地使用寬帶信號。越來越多的數(shù)據(jù)正以越來越快的速度傳送,只有寬帶信號才能滿足需求。
對RF工程師來說,這意味著測試測量工具必須能夠象窄帶信號一樣有效測量寬帶信號。但直到現(xiàn)在,由于缺少帶有預(yù)選濾波器的頻譜儀,不能在沒有明顯失真的情況下處理當(dāng)前寬帶信號,這使得測量寬度超過40 MHz的信號一直是一個挑戰(zhàn)。
頻譜儀為什么要采用預(yù)選技術(shù)
在考察泰克最新推出的RSA6120A實(shí)時頻譜儀怎樣解決這個問題前,讓我們先看一下預(yù)選技術(shù)的重要意義。
自E.H. Armstrong在1918年發(fā)明超外差技術(shù)以來,包括頻譜儀的所有類型的無線接收機(jī)都采用相同的信號下變頻方法。盡管這種架構(gòu)擁有眾所周知的優(yōu)勢,但它有一個缺點(diǎn),即會同時打開大量的頻譜窗口。這意味著在這些窗口出現(xiàn)的信號會在頻譜儀中轉(zhuǎn)換,使所需的信號失真。此外,采用諧波混頻技術(shù)的頻譜儀會生成大量的假信號,這些信號出現(xiàn)在儀器顯示屏上,很難或不可能把真信號與假信號區(qū)分開來。
對這個問題,在頻譜儀中,最常用的解決方案是使用可調(diào)諧預(yù)選濾波器,從本振諧波中去掉不想要的混頻器圖像和響應(yīng)。在微波頻率上,傳統(tǒng)頻譜儀中的預(yù)選濾波器基于釔鐵榴石(YIG)技術(shù)。磁場內(nèi)部控制的YIG球體動作會產(chǎn)生從頻譜儀信號路徑中去掉不想要的圖像和響應(yīng)所需的濾波通帶諧振。對窄帶信號,YIG濾波器也很有效,如下圖所示。


左面的屏幕截圖表示單個信號,在去掉YIG預(yù)選濾波器時,傳統(tǒng)頻譜儀可以在微波頻率范圍內(nèi)表示這個信號。右面恢復(fù)了預(yù)選濾波器,顯示了關(guān)心的單個信號。
YIG濾波器 – 僅窄帶
如圖所示,YIG預(yù)選濾波器在特定參數(shù)范圍內(nèi)有效,對儀器制造商來說,其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)起來相對簡便、成本低。但對用戶來說,YIG擁有許多重大局限性和問題。
首先,YIG預(yù)選濾波器本身是窄帶設(shè)備,在濾波通帶中有著明顯的相位變化,在信號接近濾波器邊緣時會變得更糟。因此,在測量寬度在40 MHz以上的信號時,必須繞過YIG預(yù)選器。
但問題還不止于此。即使在試圖通過校準(zhǔn)來校正這些不一致性時,調(diào)諧機(jī)制本身仍會使這些校準(zhǔn)失效。調(diào)諧通過改變施加在YIG晶體上的磁場實(shí)現(xiàn)。當(dāng)這個磁場調(diào)諧到不同的頻率,然后再調(diào)回到第一個磁場時,磁結(jié)構(gòu)中的磁滯效應(yīng)會導(dǎo)致其不能恢復(fù)到以前使用的精確頻率。
在每次調(diào)諧變化時,這都會導(dǎo)致相位校準(zhǔn)不一致。如果這還不夠,在大的頻段中掃描調(diào)諧時,掃描通過通帶的幅度和相位會有小的不一致性。此外,小的不一致性會在一定程度上以不可預(yù)測的方式隨溫度變化。
由于存在這些局限性,傳統(tǒng)頻譜儀采用的解決方案是在測量寬帶信號時簡單地繞過YIG預(yù)選濾波器。如果我們在新墨西哥羅斯威爾帶屏蔽的飛機(jī)棚中進(jìn)行測量,那么這種方法可能會很好。但在實(shí)際環(huán)境中,在被測信號鄰近區(qū)域,幾乎總是存在多個信號。
還應(yīng)該指出的是,預(yù)選技術(shù)還有另一個重要功能:隔離內(nèi)部信號,防止信號從RF連接器中輻射出去。更具體一點(diǎn),預(yù)選功能防止內(nèi)部本振(LO)從前面板連接器中泄漏出去。這一能量可能會損壞被測設(shè)備,在轉(zhuǎn)換操作中,會披露操作人員的位置。
一種較好的預(yù)選濾波器
很明顯,使用預(yù)選濾波器至關(guān)重要,YIG濾波器缺少在實(shí)際環(huán)境中準(zhǔn)確測量寬帶信號所需的功能。在RSA6120A中,泰克采用了一種不同的方法,第一次滿足了不斷增長的采用帶預(yù)選功能的微波頻譜儀測量寬帶信號的需求。這通過使用交換式濾波預(yù)選器實(shí)現(xiàn)。
通過采用交換式濾波預(yù)選器技術(shù),RSA6120可以評估寬度高達(dá)110 MHz的多種信號。交換式濾波預(yù)選器確實(shí)引入了幅度和相位誤差,但與YIG濾波器相比,關(guān)鍵差異是這些誤差在時間和溫度變化時是穩(wěn)定的。因此,可以在軟件中檢定和校正這些誤差。對寬帶信號,可以使用這類預(yù)選器,而根本不需要校準(zhǔn),因為它已經(jīng)被全面校正。此外,由于RSA6120A一直是預(yù)選的,因此幾乎消除了本振到RF放射。



前面提到,在實(shí)際環(huán)境中,在被測信號相鄰區(qū)域通常存在多個信號。在下面所示的QPSK寬帶實(shí)例中,在頻譜窗口內(nèi)存在第二個信號,導(dǎo)致左面的傳統(tǒng)頻譜儀同時轉(zhuǎn)換兩個信號,進(jìn)而阻礙其解調(diào)預(yù)計的信號。RSA6120A預(yù)選濾波器可以抑制這個信號及可能干擾分析關(guān)心信號的所有其它頻譜窗口。其結(jié)果,得到右面所示的準(zhǔn)確的誤差矢量幅度(EVM)指標(biāo)。
放射本振輻射


我們還有必要考察一下與繞過預(yù)選功能的頻譜儀相比,RSA6120的交換式濾波預(yù)選功能怎樣有效地減少放射本振輻射。在下面的實(shí)例中,我們使用擁有DPX顯示技術(shù)的泰克頻譜儀,把左面的傳統(tǒng)頻譜儀與RSA6120進(jìn)行對比。上面的藍(lán)色頻段表明本振放射。如這里所示,左面的頻譜儀實(shí)際上變成一條RF波束。RSA6120A可以顯示最小的本振饋送放射,對被測設(shè)備幾乎沒有影響,使用掃描接收機(jī)很難檢測到。■
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來源:泰克