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频谱分析仪噪声特性


放大字体  缩小字体 发布日期:2020-09-16   来源:东莞市塘厦锦通电子仪   作者:   浏览次数:36
 频谱分析仪噪声特性
由于电阻的热敏效应,任何设备均具有噪声,频谱分析仪亦不例外,频谱分析仪的噪声,本质上是热噪声,属于随机性(Random),它能被放大与衰减,由于系随机性信号,两噪声的结合只有相加而无法产生相减的效果。在频带范围内也相当平坦,其频宽远大于设备内部电路的频宽,检测器检知的噪声值与设定的分辨率频宽(RBW)有关。由于噪声是随机性迭加于信号功率上,因此显示的噪声准位与分辨率频宽成对数的关系,改变分辨率频宽时噪声随之变化,噪声改变量相关的数学式如下所示:
例如:频宽从100kHz(BW1)调整到10kHz(BW2),则噪声改变量为:
亦即降低噪声量10dB (为原来的1/10),相对提高讯号与噪声比10dB。由此可知,纯粹要降低噪声量,使用最窄宽度的频宽将能达到目的。不论噪声来之于外部或内部产生,量测时均将影响信号振幅的准确性,特别在低准位信号时,更是如此,噪声太大时,甚至掩盖信号以致无法正确判断信号的大小,影响量测质量的两种噪声可概括为下列三大项:
⑴.产生于交换功能的数字电路、点火系统与DC 马达脉冲噪声,这类噪声常见于EMI(Electromagnetic Interference)的讨论领域里。
⑵. 随机性噪声来之于自然界或电路的电子移动,又称之为KTBW (或称热敏)噪声、Johnson 噪声、宽带噪声或白氏(White)噪声等,本书主要以热敏噪声为重点,数学式为:
Pn =kTBW ,⑸
其中:Pn =噪声功率= 3.98*10?21 瓦/Hz 或-174dB/Hz
k=Boltzman 常数,1.38*10?23 joule/oK
T=绝对温度表示的常温=290 oK
BW=系统的噪声功率频宽(Hz)。
在4MHz、75 Ω、290 oK 时的噪声功率为-59.1dBm。由噪声功率得知,信号频宽降低,系统噪声功率随之降低,信号的质量以信号噪声比表示
(SNR;Signal-to-Noise Ratio),信号强度(单位为dBm)与系统噪声功
率(单位为dBm)的相减值即为信号噪声比,数学式为:
匹配因素
量测设备的输入阻抗有时无法匹配待测件连接线特性阻抗,根据电磁
理论,阻抗匹配时,输出功率最大且没有其它不良的副作用,而阻抗不匹
配,将造成信号反射,影响系统频率的稳定与造成信号功率的损失。信号
在传输在线往返传送将产生驻波及噪声,进而影响接收端的信号质量与量
测值的准确性。量测设备输入阻抗与待测件组抗不匹配之缺点可规纳为:
A.信号反射,传输缆在线产生驻波。
B.噪声增大。
C.降低信号输出功率。
D.影响系统频率的稳定。
E.影响量测值之准确度。
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