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頻譜儀功率壓縮點的校準方法原理和步驟

頻譜儀的指標中，1dB壓縮點指標是比較關鍵的指標，一些頻譜儀指標手冊中給出相關指標時，備注的測試方法是雙音（twotones）。在頻譜儀的計量校準校準規范中，壓縮點的測量方法，許多情況不適用。本文詳細解釋頻譜儀功率壓縮點的校準方法原理和步驟。
　　

2021-05-21 09:37:49深圳市立信中科集成科技有限公司564

頻譜分析儀的指標中，1dB壓縮點指標是比較關鍵的指標，一些頻譜儀指標手冊中給出相關指標時，備注的測試方法是雙音（twotones）。在頻譜儀的計量校準校準規范中，壓縮點的測量方法，許多情況不適用。本文詳細解釋頻譜儀功率壓縮點的校準方法原理和步驟。

什么是頻譜儀的1dB壓縮點？
內置衰減器置為0的條件下，頻譜儀的信號功率測量值，隨著輸入信號的增加而線性增加；當輸入信號的功率增加到一定電平時，頻譜儀射頻通道進入非線性區，頻譜儀測量值會低于輸入電平；測量值低于實際值1dB時的實際輸入功率值是頻譜儀的1dB壓縮點。
為什么測量1dB壓縮點要使用雙音？
所謂雙音是指頻譜儀輸入信號包含兩個頻率分量。
功率壓縮點是考核頻譜儀混頻器的指標，評估時內部衰減器要求設為0；
衰減器設為0時，頻譜儀參考電平設置范圍≤0dBm，頻譜儀壓縮點指標大于0dBm的情況下，輸入信號功率超出參考電平會過載，因此采用雙音法，避免過載的同時，測得較高功率壓縮點。
Q
雙音法的原理
雙音法壓縮點測量原理，就是輸入信號兩個頻率分量，帶內較小信號輸入電平恒定，用來監測電平變化量，帶外信號的功率增長時，會造成頻譜儀測量功率壓縮，而且在它超出參考電平時不會過載；
注意這兩個分量f和f+Δf頻率的頻率間隔，要求大于頻譜儀第1級中頻濾波器的帶寬，Δf>IFBW1，如果在帶寬內的信號功率超出參考電平設置值，會造成中頻過載，目前常用高級頻譜儀如R&SFSW的1中頻帶寬>500MHz；
頻譜儀中心頻率輸入較低功率信號，另一個信號是頻率超出1中頻濾波器帶寬的帶外信號，通過增大帶外信號的功率觀察中心頻點信號測量值的下降，當測試值下降到1dB時，帶外信號的功率值就是1dB壓縮點。

頻譜儀1dB壓縮點測量步驟
信號源SG1的頻率f0；
信號源SG2的頻率f0+Δf，Δf>500MHz；
兩個信號源SG1和SG2通過合路器，連接功率計進行功率校準；
打開SG1輸出并關閉SG2，使頻率f0信號的功率計讀數P0=-30dBm左右；
打開SG2輸出并關閉SG1，使頻率f0+Δf信號的功率計讀數P1<(頻譜儀1dB壓縮點指標)-10dB，并記錄P1以及信號源SG2功率設置值Ps2；
頻譜儀內部衰減器設為0；
頻譜儀中心頻率設為f0，SPAN≈10MHz，參考電平0dBm;
頻譜儀屏幕上信號峰值，記錄為Maker參考，并打開ΔMaker，監測電平變化量ΔL，初始值ΔL=0；
逐步增大SG2的輸出功率直到ΔL=-1dB，記錄此時SG2的功率設置值Ps2'；
獲得頻譜儀1dB壓縮點P1dB=(Ps2'-Ps2)+P1；
如果增大SG2的輸出功率直到SG2的最大功率輸出Ps2max，如果始終ΔL>-1dB，P1dB=(Ps2max-Ps2)+P1.
測試布置
注意
信號源SG2的輸出功率指標要求：大于被檢頻譜儀1dB壓縮點指標+10dB，10dB余量是考慮合路器和線纜損耗，可以根據實際損耗降低要求。
頻率間隔Δf，根據被檢頻譜儀的1中頻濾波器帶寬設置。
頻譜儀工作在>8GHz(根據被檢頻譜儀指標手冊)的微波頻段時，射頻前端的預選濾波器是帶寬較窄的YIG濾波器，在測量中需要關閉YIG濾波器。