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04 2. NFE 和噪声删减或噪声校正 一般来说,如果能够精确地辨识分析 仪的噪声功率成分,那么在进行诸如 信号功率或带宽功率、ACPR、杂散、 相位噪声、谐波和互调失真等各种测 量时,就可以从结果中减去噪声功 率.噪声删减技术不会改进频谱矢量 分析操作( 例如信号解调或信号时域 显示 )的性能. 噪声功率删减方法稍后会在本应用指 南的第 7部分删减噪声中详细描述. 噪声删减技术知识本身对实际应用并 无多大帮助 ;

只是为了让您了解,应 当对分析仪噪声功率进行精确建模并 从频谱测量结果中实时、自动地减去 噪声功率. PXA 分析仪噪声功率建模的细节稍后 会在本应用指南第 6部分分析仪本底 噪声建模中详细描述. 是德科技在噪声删减方面已经表现出 卓越的技术实力,在矢量信号分析仪 中提供了迹线数学运算功能,用以删 除频谱及带宽功率测量结果中的分析 仪噪声( 正如 KeysightX 系列信号分 析仪提供类似的迹线数学运算功能). 尽管有些麻烦,但这种功能在使用中 非常有效.其过程包括首先断开信号 与分析仪的连接,通过大量平均值运 算来测量分析仪噪声电平,再重新连 接信号,使用迹线数学运算功能显示 出正确结果.每当分析仪的配置( 频 率中心 / 扫宽、衰减器 / 输入范围、 分辨率带宽 ) 发生变化时,都必须重 新测量分析仪的噪声功率. 由于KeysightPSA 和X系列分析仪可 以自动测量每个指定测量配置条件下 的自身噪声电平并执行噪声删减运 算,因此使得相位噪声及 ACPR 测量 得到了部分改善.这项技术的效果非 常出众,至今仍是消除分析仪噪声成 分的最精准方式.不过,它在进行参 考测量时速度会受到影响,因此不适 用于执行一般的频谱测量,除非参考 测量已经完成. KeysightPXA 分析仪显著改善了这项 测量技术, 使之适用于多种测量场合. 工程师在对该分析仪进行校准时,会 对决定分析仪本底噪声的重要参数进 行测量,然后使用这些参数对分析仪 本底噪声进行全面建模,包括分析仪 配置和工作条件发生变化时的模型. 随后,分析仪会将其噪声成分从频谱 和功率测量结果中自动减去.PXA中 的这个处理过程称为本底噪声扩展, 可经由 ModeSetup ( 模式设置)菜单里的按键启用.图 2显示了一个 实例. 图2.黄色迹线是在分析仪本底噪声未补偿的附近测量的一个信号,信号是一个幅度逐渐降低 3dB的多音信号.使用 PXA中的 NFE可获得更精确的迹线( 蓝色 ).请注意,分析仪噪声成分 产生的误差对于首个 / 最高音频来讲是微不足道的,但是在第

6 音频处( 即音频幅度大致等于 分析仪的本底噪声 )几乎达到 3dB.用户无需进行过多操作,只要按下 NFE 的激活键即可将 有效本底噪声改善 10dB以上.

05 3. NFE 的一般性限制和折中 由于人们对分析仪的噪声成分未能全 然了解,因此NFE 无法完全删除该 噪声成分.实际上,在PXA相位噪声 和ACPR 应用程序的噪声删减运算过 程中,工程师可以单独地测量分析仪 的噪声成分,获得较为精确的结果 ;

但是在进行 NFE 操作时就无法获得 同样精确的结果. NFE在删减类似权值的同时,由于此 操作的影响,也增加了测量结果的 方差( 用分贝表示 ).为达到最佳精 度,需要进行某种平均值运算.平均 运算次数越多,测量结果就越精确. PXA的平均值检波器可以在最佳测量 时间内提供大量平均值,本指南将在 后面展开讨论. 4.使用NFE 在Keysight PXA 进行频谱分析时, 用户可通过 Mode Setup ( 模式设置)→ Noise Reduction ( 噪声降低 ) 启用或禁用NFE 特性.NFE 的出厂默认设置为禁用. Mode Preset ( 模式预设 ) 键不会使 NFE状 态发生变化.NFE对测量吞吐量没有 太大影响. NFE 的效果可以通过多种方式来表 示.显示平均噪声功率(DANL) 在分 析仪的低频段(3.6GHz 以下 ) 一般会 下降10 至12dB,在高频段(3.6GHz 以上 ) 会降低8dB.虽然显示噪声电 平将会降低,但是这只是删减了分析 仪的噪声功率.因此,如果分析仪的 噪声功率所占比例较大的话,那么显 示信号的功率不管怎样都将会减少. 启用NFE 后,无论是离散信号,还 是与PXA 相连的信号源的本底噪声, 其测量结果都会更精确. NFE 可以与所有的频谱测量( 无论是 RBW 还是 VBW)、任何类型的检波 器或平均值运算结合使用.不过,只 有在对迹线进行某种平滑或平均时, NFE才会生效. 平滑和平均计算过程包含以下一项或 多项操作 : C 窄VBW( 比选定 RBW窄)C在长时间扫描中使用平均值或峰 值检波器 C 迹线平均值运算. 在NFE 无效的配置中,测量结果不 会出现多余的副作用. 4.1 为每个信号和测量类型 选择最佳的检波器和平均值 计算过程 根据信号类型提供的建议汇总,请查 看表 1. 本部分将提供一些建议,帮助您选择 适合的检波器和平均值计算过程,优化NFE的性能.第 5部分 不同信号 类型的 NFE 效果 将通过定量的实 例,就NFE 在多种信号类型的测量 中的效果展开讨论.第8和9部分将 更详细地描述平均方式和各类检波器 的偏置.有关检波器与平均值计算过 程选择、不同信号类型的通用测量技 术的详细内容,请查阅是德科技应用 指南150《频谱分析基础》,5952- 0292. 由于 NFE 进程会扩大经 NFE 计算的 结果方差,所以它最好工作在大量的 平滑过程下. 特别是,由于NFE 是单独对每个显 示点或 分段 进行处理,所以只 有在计算迹线平均值之前完成大量 的平滑或平均计算,才能得到最佳 的精度.幸好,PXA提供了测量和处 理操作,能够非常迅速地提供大量 此类迹线平滑. 实际上,使用平均值检波器,通过将 AverageType ( 平均值类型 ) 设为 Power ( 功率 ),并选择比自动耦 合(autocoupled)值更长的扫描时间, 可以获得最有效的平滑.平均值检波 器可以计算显示分段持续过程中采集 到的所有中频幅度样本的均值,并在 测量扫描中提取出最大量的数据. 因此,在总测量时间不变时,使用平 均值检波器,采用长扫描时间及较少 的( 甚至没有 ) 迹线平均将会取得较 好的结果.如果改用采样检波器,那 么应使用VBW 滤波器进行滤波,........