Jump to content

    

Измерение мощности анализатором спектра

Как правильно выбрать настройки анализатора спектра для правильного измерения уровня ВЧ мощности ? Например : имеется анализатор Agilent N9320B, требуется измерить выходную мощность маломощного передатчика, работающего на частоте примерно 742 МГц, производящего только "монохромную" несущую, модуляция отключена. Речь о правильном выборе Span, Res BW, Video BW и т.д.

В мануале, прилагаемом к анализатору, я не нашёл каких-либо рекомендаций по этому поводу.

Для наглядности я сделал несколько скринов одного и того-же передатчика для различных значений RBW : для разных значений RBW анализатор показывает разные значения выходной мощности. Скрины в приложении (значение VBW - автоматическое)

Разумеется по даташит на передатчик я знаю приблизительное значение выходной мощности в пределах допусков, но мне нужно измерить ТОЧНОЕ значение выходной мощности ДАННОГО передатчика.

Я могу, манипулируя настройками, "подогнать" измеренные значения под ожидаемые, но хотелось бы делать это осознанно - согласно теории и правильного понимания работы анализатора спектра.

Очевидно, что существуют не точечные опт. значения настроек, а области значений например RBW, в которых измерение мощности является наиболее точным.

Какие будут рекомендации ?

Спасибо !

post-27103-1408438085_thumb.jpg

post-27103-1408438098_thumb.jpg

post-27103-1408438105_thumb.jpg

post-27103-1408438133_thumb.jpg

post-27103-1408438143_thumb.jpg

post-27103-1408438154_thumb.jpg

post-27103-1408438166_thumb.jpg

RBW_opt.7z

Edited by Astor

Share this post


Link to post
Share on other sites

А слева шкалы в dBm недостаточно для измерения мощности? И надписи вверху 18,38dBm ...22,23?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Там где анализатор перегружен (хотя бы по индикатору)- можно вообще намерять полную чущь- все зависит от алгоритма работы экранных курсоров. Так что все скрины с образанным сверху сигналом- сразу в корзину. А для точных измерений мощности желательно сигнал под кривой интегрировать. Т.е считывать данные с прибора как таблицу и обрабатывать экселем или подобной программой. С полосой видеодетекторов или скоростью свипа в современных анализаторах начудить трудно- софт сам следит за правильным выбором параметров.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Не надо интегрировать.

 

Основные моменты при измерении:

1) Количество точек свипа должно быть таким, чтобы отношение Span (Hz)/Sweep (points) > Rbw (Hz)

2) Vbw >= Rbw

3) Тип детектора - Normal

4) Для бОльшей точности включить усреднение по амплитуде - Pwr Avg (не путать с Video Avg - это усреднение в логарифмическом масштабе)

Share this post


Link to post
Share on other sites

khah : Там, где влетает в ограничение - RBW просто стояло в режиме "автомат" - попробовал чего намеряет в автомате ? Ответ : ерунду - сильно завышает, раза в 2

 

rloc : Vbw >= Rbw - ставил на автомате 1:1, тип детектора - не вижу выбора в этой модели, Pwr Avg - включено по умолчанию. Чисто для данного примера опытным путём выяснил, что RBW должно быть не более 30 кГц, можно хоть 100 Гц, только медленно разворачивать будет. Начиная со 100 кГц - начинает врать в плюс. Совпадает с теорией ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Не совпадает. Смотрите внимательней, по мануалу есть выбор детектора (Auto, Positive Peak, Negative Peak, Average Video RMS, Sample, Normal). Pwr Avr - не достаточно, нужно еще задать количество усреднений (Average Number). Кол-во точек свипа в мануале не нашел, можно попробовать вручную увеличить время свипирования (Sweep Time) в несколько раз.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Начиная со 100 кГц - начинает врать в плюс. Совпадает с теорией ?

В первом приближении RBW определяет полосу, в которой измеряется мощность на каждом шаге по частоте. В эту полосу попадают как сигнал, так и шум.

Попробуйте выбрать RBW порядка 100 Гц и посмотреть спектр в полосе 100 кГц или еще меньше. Должно быть видно реальную ширину спектра сигнала с пьедесталом фазовых шумов.

Потом для измерения мощности нужно установить RBW примерно равным ширине спектра сигнала, при этом отношение сигнал-шум получится максимальным.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Не надо интегрировать.

 

Основные моменты при измерении:

1) Количество точек свипа должно быть таким, чтобы отношение Span (Hz)/Sweep (points) > Rbw (Hz)

2) Vbw >= Rbw

3) Тип детектора - Normal

4) Для бОльшей точности включить усреднение по амплитуде - Pwr Avg (не путать с Video Avg - это усреднение в логарифмическом масштабе)

 

Опорный уровень (REF):

Сигнал должен быть как можно ближе к опорному уровню. При этом наиболее

полно используется динамический диапазон анализатора и его калибровка.

Чем слабее сигнал в анализаторе (ниже на экране), тем больше может быть

амплитудная ошибка (в большей степени относится к анализаторам с аналоговым

логарифмическим детектором). Само собой, сигнал не должен превышать опорный

уровень, так как перегрузка канала ПЧ или смесителя сведет на нет всю точность.

 

Спан:

Идеальный режим измерения мощности немодулированных сигналов - спан 0 (нет

сканирования по частоте). При этом исключаются любые эффекты от динамики и

соотношения RBW/VBW/SWT. Специализированные (болометрические/диодные)

измерители мощности, как известно, по частоте не сканируют :-).

 

Детектор:

При измерении немодулированных сигналов со стабильной амплитудой и большим

соотношением сигнал/шум, тип детектора не важен. Выходы всех возможных детекторов

(MAX/MIN/SMP/QP) для такого сигнала обязаны совпадать.

 

RBW:

RBW, как минимум, должен с лихвой перекрывать возможную ошибку установки

частоты (справедливо при спане 0).

У упомянутого сигнала почти вся мощность сосредоточена в полосе несколько Герц.

Но это не значит, что надо ставить RBW 10-30 Гц. Чем меньше разрешение, тем,

как правило, больше амплитудная ошибка. Это однозначно относится к аналоговым

анализаторам спектра, у которых канал ПЧ представляет собой цепочку LC и кварцевых

фильтров уменьшающейся полосы, и в гораздо меньшей степени относится (если вообще

относится, не могу быть уверен) к анализаторам с цифровым каналом ПЧ.

 

Сигналы с большим отношением сигнал/шум (как данный) можно смело мерить полосой

ПЧ 1 МГц или около того. Если шумы близко, полоса должна быть снижена, чтобы

мощность сигнала в канале ПЧ была намного выше мощности шумов. Проверить, каков

при текущих настройках уровень шумов можно выключив сигнал не меняя настроек

анализатора. Если шум хотя бы децибел на 20-25 меньше сигнала (опять же, справедливо

только для спана 0), все нормально, вклад шума в измерение мощности будет меньше

погрешности типичного анализатора спектра.

 

 

VBW:

Амплитуда упомянутого сигнала высока и стабильна, а значит он (теоретически) при спане 0

будет отображаться одинаково при любых значениях VBW и любых усреднениях. Переходя к

практике, остаточный амплитудный шум самого анализатора может иметь место, поэтому,

усреднение или VBW можно задействовать для уменьшения отображаемой девиации значения

уровня. При спане 0, снижение VBW по результату полностью эквивалентно усреднению.

 

 

Еще раз оговорюсь - все относится именно к такому типу сигнала. С модулированными (или

имеющими высокие фазовые шумы) и слабыми сигналами все обстоит немного по другому.

 

.

Edited by Non-linear

Share this post


Link to post
Share on other sites

Non-linear :

"Сигналы с большим отношением сигнал/шум (как данный) можно смело мерить полосой

ПЧ 1 МГц или около того."

- т.е. для предложенного в первом посте случая можно использовать RBW = 1 MHz или я неправильно понял ?

 

rlok :

Попробовал с разными детекторами, Non-linear прав : для данного случая разницы нет. Поигрался SPAN - разница мизерная.

"...можно попробовать вручную увеличить время свипирования.." - критерий-то какой, если надо померять мощность, которая неизвестна заранее ?

 

Бумажный мануал, приданный к анализатору совсем куцый - 38 страниц, из них половина - про технику безопасности и комплектность. Про измерения - мизер.

Скачал с инета подробный - 188 страниц. Измерения мощности описано только через выносную головку, т.е. , надо полагать, измерения мощности в режиме просмотра спектра - бесплатный подарок, а поиск оптимальных настроек для правильного показа уровня мощности - дело юзера.

Edited by Astor

Share this post


Link to post
Share on other sites

Мой простенький HM5014 довольно точно меняет уровень, +-0,5дБ где-то.

В dBm, т.е. именно мощность, в 50-омном тракте.

При неоптимально выбранных параметрах (полоса, VBW, скорость сканирования) он дает предостережение "Uncal". В общем случае, думаю, полосу лучше брать пошире, а скорость сканирования - поменьше.

 

Конечно, все просто, если сигнал немодулированный, и состоит из одной палки (несущей). В противном случае есть измерители поглощающего типа, например. Старые совеские, вроде М3-51 еще в ходу, если головка уцелела.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Попробовал с разными детекторами, Non-linear прав : для данного случая разницы нет. Поигрался SPAN - разница мизерная.

"...можно попробовать вручную увеличить время свипирования.." - критерий-то какой, если надо померять мощность, которая неизвестна заранее ?

Подразумевал методику измерения для общего случая. Как было сказано ранее, современные анализаторы умеют и должны отслеживать на автомате правильное соотношение между всеми параметрами. И то, что в разных режимах скачет мощность на синусоидальном сигнале - это "косяк" анализатора, или большой допуск измерения, определяемый ценовой категорией. Более корректное измерение в обычном режиме - это когда при конкретных значениях свипирования и фильтра ПЧ (Rbw) Вы видете на экране широкий "горб", фактически - это огибающая АЧХ фильтра ПЧ анализатора, получаемая за счет прохождения по частоте через фильтр узкополосного входного сигнала. Тем самым гарантируется, что на максимум мощности приходится несколько точек измерения и входной сигнал "наезжает" на фильтр ПЧ более плавно (с меньшей относительной скоростью), не вызывая звона. Частенько встречается ситуация (видел на бюджетных R&S), когда на экране видна узкая "палка" и измеряемая частота попадает между двумя соседними точками, а за счет неправильного выбора анализатором ширины полосы, формы фильтра ПЧ или скорости свипиравания, измеряемая мощность падает. У Вас наоборот, пока не понимаю.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Non-linear :

"Сигналы с большим отношением сигнал/шум (как данный) можно смело мерить полосой

ПЧ 1 МГц или около того."

- т.е. для предложенного в первом посте случая можно использовать RBW = 1 MHz или я неправильно понял ?

 

 

Да, вполне можно использовать 1 МГц.

Если бы сигнал возвышался над шумами в приведенной в первом посте спектрограмме меньше,

чем децибел на сорок, я бы предложил проверить, не добавляются ли шумы к сигналу при

такой широкой полосе ПЧ. У Вас шумы явно не будут влиять на измерение даже при полосе 5 МГц.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Хочу задать ещё вопрос в продолжении этой темы:

В чем отличие измерений мощности при использовании разных детекторов RMS, AVG? (измерение шумовых сигналов и с малым отношением с/ш). Или почему нельзя (в чем отличие) если вычислять отношение с/ш измеряя шум нормальным детектором на соседней частоте, рядом с несущей (F0+100кГц например).

 

Этот вопрос возник когда я пытался понять принцип измерения Кш при помощи векторного анализатора цепей от R&S.

тут урезанный, переведённый

тут полный на супостатном языке. Страница 6, формула 1 и 2 и страница 7 формула 4

 

то есть читая описание я делаю вывод, что зная разность этих двух мощностей(RMS, AVG) на выходе DUT можно сделать вывод о Кш...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this