近年来,现代频谱剖析仪在低频模仿精度与数字信号处理(DSP)器材方面取得了极大的改进,尤其是前端中频(IF)滤波器。尽管频谱剖析仪在RF频率具有较高的精度,但在微波频率的精度并未遍及得到改进。因为某些使用对现代频谱剖析仪的要求极高(包含使用高档宽带数字调制格局进行信号剖析),即便选用最佳的频谱剖析仪规划也难以完成较高准确度。幸亏,安捷伦科技最新的MXA信号剖析仪渠道中集成了精心的硬件规划与奇妙的丈量算法,可协助用户坚持最佳精度而无需特别的输入信号或外部测验信号。
微波频谱剖析仪选用可调谐预选滤波器,经过去除剩余的混频器镜像(mixer image)以及本地振荡器(LO)的谐波呼应来改进功能。不幸地是,这些预选器不安稳,有必要频频地调谐,并且正确的预选器调谐一般要求在感兴趣频率处的信号近似为CW计算散布。在新式MXA信号剖析仪中,一个完好的噪声源被用作预选滤波器的调谐信号,这有助于保证滤波器精度成为该仪器中主动例行程序的要素。
作业在26.5GHz的现代频谱剖析仪具有一个“低频带”和一个“高频带”信道,如图1所示。低频带一般可作业在3GHz或更高频率。在低频带上,信号上变频到挨近4GHz或更高的高IF频段,然后再下变频到挨近300MHz的较低IF频段。这种双变频方法能够极大地削减混频器镜像呼应。
“高频带”频率规模实际上不能经过与低频带规模相同的模块图来创立,这是因为初级IF放大器将不得不作业在某个频率下,该频率下的放大器噪声和失真总是无法满意操作人员的要求。如图1所示的备选模块选用单个转化进程到IF输出。在这个模块图中,初级混频器中的镜像呼应仅经过两倍IF巨细的频率(或大约600MHz)来距离。这些镜像在频谱剖析仪中不受欢迎。因而,可选用可调谐预选滤波器(带通滤波器)来去除镜像。
为完成微波频率下所要求的按捺功能和调谐带宽,预选滤波器以钇铁石榴石(YIG)技能为根底。YIG球的行为被控制在一个准确的磁场中,可发生用于去除来自频谱剖析仪信道的剩余镜像与呼应的滤波器通带谐振。
YIG预选器一般具有大约40到80MHz的通带带宽,能够在一个较宽的微波频率规模内进行调谐。当用于高达26.5GHz的频率时,需求极高的谐振器品质因数(Q),导致截止频率过高,一起也形成起伏和频率的不安稳性。
调谐后漂移是YIG调谐带通滤波器不安稳特性的一种体现。用于调谐YIG球谐振频率的磁铁跟着所选频率的改变而加热或冷却。磁铁的温度改变会影响磁铁的标准及磁场强度,然后影响滤波器调谐的频率。磁铁/球结构的机械老化进程相似,相同导致不安稳性增大。
相同,调谐电流和滤波器中心频率之间的联系并不能经过任何简略的代数函数来准确建模。因而,即便调谐十分安稳,但也会存在调谐差错。成果便是频率调谐差错导致起伏差错(图2)。
图2a显现了一个典型的YIG滤波器呼应。x轴表明频率,但因为YIG滤波器的频率简直与调谐电流成正比,x轴也能够被认为是YIG滤波器的调谐电流。在这个比如中,较小的调谐电流差错映射成作业点上与通带斜率成正比的起伏差错。规划作业点是-4dB呼应点之间的中点,因为就调谐差错而言该规划十分鲁棒。
能够经过使用现代频谱剖析仪进行丈量的方法调理YIG滤波器。用户能够直接调理作业电流,或履行“预选器取中(preselector center)”操作。因为频谱剖析仪的起伏呼应是在对预选器调谐取中的条件下进行出厂校准的,所以取中是最佳操作。请注意,预选器的调谐精度变差将导致起伏精度下降。
图2b显现了YIG滤波器取中操作的重要性。A点表明用于对YIG滤波器频率呼应进行出厂校准的坐标方位。该点坐落新式剖析仪室温下的呼应曲线上。其水平方位在-4dB(相对峰值)呼应频率之间的中点。