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测量带内和邻道功率
2021年09月09日    阅读量:442    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

频谱分析仪可让您了解失真如何影响传输的 RF 信号。


传输信号的功率输出和频谱纯度需要进行测试,以确保其满足整体系统要求。无线频谱充满了许多信号,每个信号都必须保持在其指定的信道内中国机械网okmao.com。在测量复杂射频信号中的功率中,我们研究了宽带和窄带功率测量。频谱纯度测量需要窄带测量,需要使用频谱分析仪等选频仪器。宽带功率计是不够的。


信道功率RF 信号

的信道功率就是:指定信道带宽内的总功率。图 1 显示了典型数字调制信号的信道功率。请注意,该信号是现代数字调制的典型特征:频谱具有宽广的、有些嘈杂的形状,没有明显的谱线。信道宽度为 5 MHz,信号占据该频率跨度的大部分,并在接近信道边缘时衰减。频谱分析仪对指定信道中的所有功率进行积分,并将结果显示为 -20.86 dBm。

测量带内和邻道功率 中国机械网,okmao.com

邻道功率


图 1. 数字无线信号的信道功率测量显示是否有任何功率落在

信道频带之外。图片:是德科技


占用带宽RF 信号

的占用带宽描述了信号在频域中的宽度,基于信号总功率的百分比。例如,占用带宽的常见规格是包含 99% 发射功率的频率范围。


相邻信道功率

RF 信号保持在其预期频率空间(信道)内很重要。当射频信号溢出到相邻信道时,会对其他无线信道造成干扰并降低系统性能。没有信号是完美的,因此会有少量能量影响相邻频道。


相邻信道功率是泄漏到相邻信道的功率量。这可以根据绝对功率来指定,或者更常见地,作为相邻信道功率与主信道功率的比率,称为相邻信道功率比(ACPR) 或相邻信道泄漏比(ACLR)。我们可以使用以下公式以分贝表示此比率:


澳大利亚公共资源研究所其中P ch是主信道功率,P adj是邻信道功率。

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图 2 显示了 ACPR 测量,主通道位于显示屏中央,两个相邻通道位于两侧。信道功率测量在 -4 dBm 左右反弹。两个近邻信道显示 -65 dBm 和 -70 dBm,它们对应于 -61 dBc 和 -66 dBc 的 ACPR,其中 dBc 表示相对于载波或信道功率的 dB。测量有噪声,结果各不相同。


ACPR测量


图 2. 数字调制信号的相邻信道功率测量显示了随着频率接近感兴趣的信道,带外能量如何增加。

图片:是德科技


请注意,两个近距离通道的 ACPR 比外部通道差大约 5 dB。在图 2 中,您可以看到相邻信道的功率随着接近主信道而略有增加。


放大器非线性

当工程师追求最大输出功率和放大器效率时,放大器中的非线性会导致主通道泄漏到相邻通道。这有时称为频谱泄漏,是导致 ACPR 下降的关键因素。


非线性会导致放大器中以多种方式发生的失真。谐波失真很常见,但只影响主载波整数倍的频率。这些频率通常是带外的,通常用低通滤波器去除。


经典的互调失真模型会在这些频率下产生失真产物,其中n和m是整数 [参考资料 4]。

测量带内和邻道功率 中国机械网,okmao.com

互调失真三阶互调失真可能特别麻烦,因为它会产生“靠近”主通道的失真产物。例如,考虑主信道内的两个频率f 1和f 2。


三阶互调产物之一的频率由下式给出:


三阶互调例如,假设f 1 = 1.922 GHz 且f 2 = 1.918 GHz,f 21失真积将为1.926 GHz,与原始频率对相对接近。根据确切的频率和信道间隔,失真产物可能落在主信道内或相邻信道之一。


放大器测试

您可以测量传输信号的 ACPR 以确定该发射机的整体性能。您还可以测量发射器或射频系统内部的各个组件。


图 3 显示了如何使用信号发生器和频谱分析仪来检查功率放大器的性能。信号发生器提供已知良好的调制射频信号(符合某些规格),频谱分析仪测量 ACPR 以查看放大器输出端 ACPR 的降低程度。发现的任何降级都是由于放大器引入的失真造成的。


放大器性能测试


图 3. 放大器的性能可以通过从信号发生器提供已知良好的信号并使用频谱分析仪测量放大器输出来确定。


功率衰减器将来自放大器的信号电平降低到频谱分析仪可以处理的电平。当然,频谱分析仪可以测量信号的其他参数,帮助您评估放大器的整体性能。


总结

评估传输信号的频谱内容需要进行窄带测量。宽带功率计可以告诉我们信号的功率,但无法测量更精细的细节。相邻信道功率是量化信号质量和功率放大器性能的关键测量指标之一。


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