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交换式滤波器预选功能为泰克RSA6120A进行实际环境宽带测量提供优势

作者:power   来源:网络   点击:    日期:2009-10-08    

    在几乎所有数字RF应用中,一个不可逆转的发展趋势是越来越多地使用宽带信号。越来越多的数据正以越来越快的速度传送,只有宽带信号才能满足需求。
    对RF工程师来说,这意味着测试测量工具必须能够象窄带信号一样有效测量宽带信号。但直到现在,由于缺少带有预选滤波器的频谱仪,不能在没有明显失真的情况下处理当前宽带信号,这使得测量宽度超过40 MHz的信号一直是一个挑战。

频谱仪为什么要采用预选技术
    在考察泰克最新推出的RSA6120A实时频谱仪怎样解决这个问题前,让我们先看一下预选技术的重要意义。

    自E.H. Armstrong在1918年发明超外差技术以来,包括频谱仪的所有类型的无线接收机都采用相同的信号下变频方法。尽管这种架构拥有众所周知的优势,但它有一个缺点,即会同时打开大量的频谱窗口。这意味着在这些窗口出现的信号会在频谱仪中转换,使所需的信号失真。此外,采用谐波混频技术的频谱仪会生成大量的假信号,这些信号出现在仪器显示屏上,很难或不可能把真信号与假信号区分开来。

    对这个问题,在频谱仪中,最常用的解决方案是使用可调谐预选滤波器,从本振谐波中去掉不想要的混频器图像和响应。在微波频率上,传统频谱仪中的预选滤波器基于钇铁榴石(YIG)技术。磁场内部控制的YIG球体动作会产生从频谱仪信号路径中去掉不想要的图像和响应所需的滤波通带谐振。对窄带信号,YIG滤波器也很有效,如下图所示。

    左面的屏幕截图表示单个信号,在去掉YIG预选滤波器时,传统频谱仪可以在微波频率范围内表示这个信号。右面恢复了预选滤波器,显示了关心的单个信号。

YIG滤波器 – 仅窄带
    如图所示,YIG预选滤波器在特定参数范围内有效,对仪器制造商来说,其优点是实现起来相对简便、成本低。但对用户来说,YIG拥有许多重大局限性和问题。

    首先,YIG预选滤波器本身是窄带设备,在滤波通带中有着明显的相位变化,在信号接近滤波器边缘时会变得更糟。因此,在测量宽度在40 MHz以上的信号时,必须绕过YIG预选器。

    但问题还不止于此。即使在试图通过校准来校正这些不一致性时,调谐机制本身仍会使这些校准失效。调谐通过改变施加在YIG晶体上的磁场实现。当这个磁场调谐到不同的频率,然后再调回到第一个磁场时,磁结构中的磁滞效应会导致其不能恢复到以前使用的精确频率。

    在每次调谐变化时,这都会导致相位校准不一致。如果这还不够,在大的频段中扫描调谐时,扫描通过通带的幅度和相位会有小的不一致性。此外,小的不一致性会在一定程度上以不可预测的方式随温度变化。

    由于存在这些局限性,传统频谱仪采用的解决方案是在测量宽带信号时简单地绕过YIG预选滤波器。如果我们在新墨西哥罗斯威尔带屏蔽的飞机棚中进行测量,那么这种方法可能会很好。但在实际环境中,在被测信号邻近区域,几乎总是存在多个信号。

    还应该指出的是,预选技术还有另一个重要功能:隔离内部信号,防止信号从RF连接器中辐射出去。更具体一点,预选功能防止内部本振(LO)从前面板连接器中泄漏出去。这一能量可能会损坏被测设备,在转换操作中,会披露操作人员的位置。

一种较好的预选滤波器
    很明显,使用预选滤波器至关重要,YIG滤波器缺少在实际环境中准确测量宽带信号所需的功能。在RSA6120A中,泰克采用了一种不同的方法,第一次满足了不断增长的采用带预选功能的微波频谱仪测量宽带信号的需求。这通过使用交换式滤波预选器实现。

    通过采用交换式滤波预选器技术,RSA6120可以评估宽度高达110 MHz的多种信号。交换式滤波预选器确实引入了幅度和相位误差,但与YIG滤波器相比,关键差异是这些误差在时间和温度变化时是稳定的。因此,可以在软件中检定和校正这些误差。对宽带信号,可以使用这类预选器,而根本不需要校准,因为它已经被全面校正。此外,由于RSA6120A一直是预选的,因此几乎消除了本振到RF放射。

    前面提到,在实际环境中,在被测信号相邻区域通常存在多个信号。在下面所示的QPSK宽带实例中,在频谱窗口内存在第二个信号,导致左面的传统频谱仪同时转换两个信号,进而阻碍其解调预计的信号。RSA6120A预选滤波器可以抑制这个信号及可能干扰分析关心信号的所有其它频谱窗口。其结果,得到右面所示的准确的误差矢量幅度(EVM)指标。

放射本振辐射


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