HP Digital Modulation Source

Size: px

Start display at page:

Download "HP Digital Modulation Source"

虹曰通
5 years ago
Views:

1 1 RF/uW 的重要特性與量測技巧廖康佑 Kenny Liao Senior Project Manager Agilent Technologies July 24/29, 2014

2 AGENDA 為什麼要做頻譜分析? 頻譜分析儀架構頻譜分析儀關鍵功能簡介量測小秘訣 July

3 Overview What is Spectrum Analysis? July Spectrum Analysis Display and measure amplitude versus frequency for RF & MW signals Separate or demodulate complex signals into their base components (sine waves)

Hz to 7 GHz MXA X-Series Mid-performance

4 Agilent Technologies Signal Analysis Portfolio Oct 09 MXE EMI receiver Keep the test queue flowing 20 Hz to 26.5 GHz N9320B 9 khz to 3 GHz N9922C 9 khz to 7 GHz CXA X-Series Low-cost 9 khz to 26.5 GHz Oct 09 Sep 07 EXA X-Series Economy-class 10 Hz to 26.5, 32/44 GHz CSA Low cost portable 100 Hz to 7 GHz MXA X-Series Mid-performance 10 Hz to 26.5 GHz Sep 06 ESA World s most popular 100 Hz to 26 GHz PXA X-Series High-performance 3 Hz to 26.5/43/44/50 GHz 8560EC Midperformance PSA Market leading performance 3 Hz to 50 GHz X-Series Code Compatibility N9935/36/37/38A 5 khz to 9/14/18/26.5 GHz Handhelds N9340B/42/43/44C 100 khz to 3/7/13.6/20 GHz Handhelds Backward CC with legacy Inherent X-Series CC Page 4 July

5 5 為什麼要做頻譜分析振幅 (power) Time domain Measurements Frequency Domain Measurements

Overview Types of Measurements Available Frequency, power, modulation,

analysis - Noise figure & phase noise - Harmonic & intermodulation distortion

analysis - Electromagnetic interference - Measurement range (-172 dbm to +30

6 Overview Types of Measurements Available Frequency, power, modulation, distortion noise - Spectrum monitoring - Spurious emissions - Scalar network analysis - Noise figure & phase noise - Harmonic & intermodulation distortion - Analog, digital, burst & pulsed RF Modulation - Wide bandwidth vector analysis - Electromagnetic interference - Measurement range (-172 dbm to +30 dbm) - Frequency range (3 Hz to >>325 GHz) & Modulation Noise Distortion Spur Search July

7 July AGENDA 為什麼要做頻譜分析? 頻譜分析儀架構頻譜分析儀關鍵功能簡介量測小秘訣

8 8 頻譜分析儀分類傅立葉頻譜分析儀掃頻式頻譜分析儀 A 快速傅立葉變換 A 信號掃過中頻濾波器 LCD 全頻段顯示 LCD 全頻段顯示 f 1 f 2 f f 1 f 2 f

9 9 掃描式頻譜分析儀原理圖輸入部分混頻濾波部分顯示部分輸入衰减混波器中頻增益中頻濾波器檢波器輸入射頻信号預選器或低通本振 Log Amp 視頻濾波器掃描發生器参考晶體振盪器 LCD 顯示

10 10 頻譜分析儀是如何工作的? f s 輸入 (GHz) 混頻器 f - LO f s f s 掃頻產生器本振範圍 f LO f s f + LO f s 中频滤波器 3. 9 f IF A 顯示部分 LO f LO (GHz) (GHz) LCD display f

11 輸入衰減器輸入衰減器 IF 放大器輸入衰減器會和 IF 增益結合在一起當輸入衰減改變時會自動變更 IF 增益以補償輸入衰減改變的效應, 使信號出現在顯示圖上的固定位置 July

12 12 混波器部分中頻增益混波器中頻濾波器參考晶體振盪器掃描產生器 f sig 射頻中頻本振 f sig f LO - f sig f LO f LO + f sig f LO f LO - f sig =f IF

13 13 IF 濾波器 IF 濾波器輸入頻譜 IF 頻寬 (RBW) 顯示圖

14 偵測器偵測器振幅 "bins" 正向偵測 : 顯示的 bin 中的最大值負向偵測 : 顯示的 bin 中的最小值取樣偵測 : 顯示的 bin 中的最後一個值 July

15 July AGENDA 為什麼要做頻譜分析? 頻譜分析儀架構頻譜分析儀關鍵功能簡介量測小秘訣

16 16 頻譜分析儀關鍵功能簡介頻率範圍 (Range) RBW ( 解析頻寬, Resolution Bandwidth) 振幅動態範圍準確度掃頻時間失真 (Distortion) 靈敏度 (Sensitivity)

17 17 解析頻寬 (RBW) 解析頻寬 (RBW) 定義為中頻濾波器的 3 db 頻寬解析頻寬 (RBW) 越小頻譜分析儀對相鄰信號的分辨能力就越強解析頻寬顯示

18 18 決定解析度的因素 RBW( 解析頻寬 ) 殘餘 FM RBW 類型和選擇性雜訊旁帶

19 解析度頻寬類型和選擇性 3 db 3 db BW 60 db 60 db BW 選擇性 = 60 db BW 3 db BW July

20 20 解析度頻寬 (Cont.) 10 khz 分辨率頻寬 3 db 10 khz

21 21 中頻濾波器形狀因子 ( 選擇性 ) 選擇性 = 3dB 頻寬 : 60dB 頻寬類比中頻選擇性 15:1 數位中頻選擇性 5:1 3 db 7.5 khz distortion products 60 db 60 db BW = 15 khz 10 khz 10 khz

22 22 殘餘 FM 殘餘 FM 模糊了信號

23 23 雜訊旁帶相位雜訊雜訊旁帶會抑制不相等信號的解析度

24 24 DANL (Display Average Noise Level) 也稱為靈敏度 (Sensitivity), DANL 越低, 頻譜分析儀檢測小信號的能力就越強影響 DANL 的三個主要原素前置放大器 - 前置放大器關 : -130dBm - 前置放大器開 : -148dBm 輸入衰減增加 10dB 衰减解析度頻寬 1 khz RBW 10 db 10 db 100Hz RBW 10Hz RBW

25 25 RBW 決定量測時間掃描速度太快掃描速度太快的後果就是會出現未經校驗的顯示畫面

26 26 靈敏度 /DANL ---- ATT 顯示雜訊的有效位準為 RF 輸入衰減的函數信號位準 10 db 衰減 = 10 db 衰減 = 20 db 信號雜訊比會隨著 RF 輸入衰減的提高而下降

27 27 靈敏度 /DANL: IF 濾波器 (RBW) 顯示雜訊為 IF 濾波器頻寬的函數 100 khz RBW 10 db 10 db 10 khz RBW 1 khz RBW RBW1 10log RBW2 BW 下降 = 雜訊下降

NStandard O I S E F L Ofeature O R E Xthat T E Nimproves S I O N ( NDANL F E ) for the PXA Noise Floor Extension Standard With NFE Standard With LNP With NFE The

measurements. The improvement from noise floor extension varies from RF to millimeter wave. At RF, from about 3.

28 NStandard O I S E F L Ofeature O R E Xthat T E Nimproves S I O N ( NDANL F E ) for the PXA Noise Floor Extension Standard With NFE Standard With LNP With NFE The PXA combines real-time measurement processing with an unprecedented characterization of the analyzer s own noise to allow that noise to be accurately removed from measurements. The improvement from noise floor extension varies from RF to millimeter wave. At RF, from about 3.5 db for CW and pulsed signals to approximately 8 db for noise-like signals, and up to 12 db or more in some applications. DANL at 2 GHz is 161 dbm without a preamp and 172 dbm with the preamp. Page 28 July

29 29 失真 < -50 dbc < -40 dbc < -50 dbc 雙音交互調變諧波失真大多數有影響的失真都屬於第二和第三級失真

30 30 失真混波器產生的失真頻率轉換信號結果待量測信號混波器產生的失真

31 DISTORTION, dbc July 失真失真為混波器位準的函數第二級第三級混波器的功率 = 輸入衰減器設定值 dbm TOI

32 SIGNAL-TO-NOISE RATIO, dbc 二階動態範圍三階動態範圍動態範圍 (Dynamic Range) 動態範圍指在滿足一定誤差的條件下, 頻譜分析儀同時可測的最大與最小信號的振幅比二階 / 三階動態範圍計算公式 - MDR2 = 1/2 (SOI-DANL) - MDR3 = 2/3 (TOI-DANL) TOI SOI +3 0 Page 32 July

33 33 掃描速度 (Sweep Time) 影響掃描速度的四個因素解析度頻寬 (RBW) 視訊頻寬 (VBW) 掃頻 (SPAN) 中頻濾波器 (IF Filter) 處理速度

34 July AGENDA 為什麼要做頻譜分析? 頻譜分析儀架構頻譜分析儀關鍵功能簡介量測小秘訣

35 35 為達最佳靈敏度 (DANL) 可使用 : 最窄的解析頻寬最小的 RF 輸入衰減足夠的視訊濾波 ( 視訊頻寬 <.01 解析頻寬 )

36 36 失真測試 : 它是由內部或外部產生的? RF 輸入衰減器 IF 增益 1 改變輸入衰減達 10 db 2 觀察螢幕上的信號 : 振幅未改變 = 失真為輸入信號的一部分 ( 外部 ) 振幅改變 = 至少有部分失真是在分析儀中產生的 ( 內部 )

37 提高頻率量測的準確度 July

38 38 提高振幅量測的準確度內部校驗設定參考位準, 最接近參考位準的信號頻率響應修正

39 謝謝! July

·sª¾125´Á

·sª¾125´Á 5 GHz U-NII (bit error rate, BER) (error vector magnitude, EVM) (adjacent channel power (RF/microwave) ratio, ACPR) EVM ( ) (gain compression) (LO feedthrough) IQ (gain imbalance) (carrier frequency offset)