2021年03月10日 | 噪声与噪声系数：改善和简化测量

每个电子电路中都存在噪声，它会干扰从发射机发送到接收机的信号。由于这些干扰可能会限制无线系统的总体性能，因此，噪声是所有发射机和接收机元器件中必须要测试的基本参数。为了确保取得有意义的结果，测量使用的信号分析仪在性能上必须优于所表征的器件。随着这些测量变得日益复杂，信号分析仪也在不断演进，能够支持简单易用的测量应用软件，这有助于降低测量的复杂性，同时让用户相信测量结果是准确的。当前智能手机、平板电脑和个人电脑中广泛使用的触控增强型用户界面技术，已经开始在信号分析仪中日益普遍的大型显示屏上使用。因此，分析仪现在提供更方便的交互，让工程师在进行开发、调试和故障诊断期间，更直观地找到因果之间的联系。

提高信号分析仪的灵敏度

当被测器件的信号幅度接近或低于信号分析仪的本底噪声时，通过更好地权衡分析仪的灵敏度与扫描速度，可以更轻松地查看和比较信号之间的差异。您可以优化各种参数来提高信号分析仪的灵敏度，并使用以下一种或多种技术，将本底噪声降至可接受的水平：

– 将信号分析仪的衰减降低到接近最大杂散信号的水平

– 缩小分辨率带宽设置，在本底噪声降低与测量时间增加之间找到平衡点

– 使用前置放大器将输入信号的本底噪声提高到分析仪的本底噪声之上

– 使用是德科技的本底噪声扩展功能，从测量结果中减去分析仪本身的噪声功率。

图 1. 这些颜色编码迹线显示，通过运用本文所述的技术，本底噪声改善了 20 dBm 以上。

触屏上提供的常用设置-Keysight N9010B EXA 多点触控信号分析仪配有触摸屏用户界面，包括下拉菜单和可定制的用户菜单等功能。只需指尖轻轻一触，即可访问大多数功能，再也不用通过硬键、软件键和长长的菜单来导航。另外，许多常用的显示设置可以在菜单栏、测量栏和注释热点区域进行修改。点击设置表和图形，即可轻松操作，或者通过手势拉伸、收缩、拖动或点击，来修改选定迹线。

在图 1 中，迹线 1 到 4 显示了如何通过减少衰减和分辨率带宽（迹线 1 和 2），以及通过使用内部前置放大器和本底噪声扩展功能（迹线 3 和 4）来降低信号分析仪的本底噪声。迹线 4 显示了随着本底噪声降低而显露出来的低电平信号。

用户界面（UI）特性（如迹线设置表和游标设置图）让噪声（灵敏度）测量变得更快捷、更容易，尤其是通过 X 系列信号分析仪的多点触控用户界面进行访问时优势更明显。如欲了解关于降噪技术的更多信息，请参阅应用简介《成功测量噪声的五个技巧》和《改善噪声系数测量的三个技巧》。

同时查看多条迹线

迹线设置表是 EXA 多点触控用户界面的一项功能，让用户可以快速查看多达六条迹线。通过该表，您可以查看迹线类型、迹线视图、检波器类型等参数，以及功率差和对数偏移等算术运算功能。使用触摸屏界面，可以快速激活迹线 1 到 4 的迹线参数设置 — Trace Type = Trace Average，ViewBlank = Active 和 Detector = Average（Log / RMS / V）（图 2）。

图 2. 使用迹线设置表功能，您可以快速轻松地配置多达六条迹线。

配置多个游标

游标设置图让您可以快速轻松地配置多达 12 个游标。该图直观显示了不同游标和参考游标之间的关系。您可以使用触摸屏激活游标模式，如正常、增量和固定（图 3a），并将游标分配给选定的迹线（图 3b）。

图 3a 和 3b. 游标功能能够配置多达 12 个游标并将其分配给特定迹线，让信号特征跟踪变得轻而易举。

在图 3a 和 3b 中，游标 1 至 4 分别设置为正常模式并分配给迹线 1 至 4。在我们更改参数时，游标表已打开，所以我们可以方便地查看每个游标值。

简化噪声系数测量

在多点触控 EXA 中，模式/测量/视图选择器让我们可以快速访问一系列测量应用，从相位噪声、噪声系数、模拟解调等参数到符合最新标准的无线测量（包括 LTE 和 WLAN）（图 4）。

图 4. 模式/测量/视图选择器可让您从频谱分析仪模式，快速更改为噪声系数模式。

在产品设计和优化过程中，通常需要在研发实验室中进行噪声系数测量；一些制造商也在生产线上测试噪声系数，以验证器件性能达到规定的技术指标且留有足够的裕量。多点触控 X 系列的噪声系数测量应用软件让 DUT 设置和校准变得更简易、更高效。

DUT 测量设置图显示了在对放大器、下变频器和上变频器进行噪声系数测量时，如何连接噪声源、DUT 和分析仪（图 5）。通过触摸屏界面，该图可让您快速访问测量参数设置。

图 5. 无论您是从来没有或很少使用分析仪的用户，还是需要进一步深造的专家，屏幕上的图形都可以引导您轻松完成设置过程。

Y 系数噪声系数测量最为常见，它们需要连接两次：进行用户校准时连接一次，进行 DUT 噪声系数测量时连接一次。凭借多点触控噪声系数测量应用软件，您一次即可校准多达 12 个 DUT 配置文件，从而加速测量过程（图 6）。

图 6. 能够预先定义和校准多达 12 个 DUT 配置文件，可让未来的测量过程节省大量时间。

此外，内部校准功能可让您跳过第二个阶段的噪声源用户校准，直接进入 DUT 测量。这样既可以节省时间，而不会显著影响测量不确定度，这是成功测量噪声系数的关键。

通过内置功能，获得可靠的不确定度读数

N9010B EXA 信号分析仪内置噪声系数不确定度计算器，为您提供可靠的特定装置不确定度读数。典型的测量配置包括信号分析仪、前置放大器（内部或外部）和外部噪声源。连接完附件后，该计算器就会预先载入来自外部 USB 前置放大器、智能噪声源和仪器本身等器件的数据。它还可以针对 DUT 特征灵活选择分配和技术指标样式。使用噪声系数不确定度计算器，您将能够了解测量不确定度以及如何降低测量不确定度。

图 7. 内置的噪声系数不确定度计算器可快速提供 DUT 测量不确定度读数。

结论

本文介绍的每个技巧都有助于您改善噪声系数和噪声系数测量。由是德科技 X 系列信号分析仪、内部或外部前置放大器和外部噪声源组成的紧凑型系统，可以帮助您实现这一切。配合使用 X 系列噪声系数测量应用软件（N9069C），让您可以享受一键式操作的便捷体验，并确保在分析仪的完整频率范围内获得精准的结果。