В этом примере показано, как выполнять измерения с помощью блока Spectrum Analyzer. Пример содержит типичную установку для выполнения измерений гармонических искажений (THD, SNR, SINAD, SFDR), измерений интермодуляционных искажений третьего порядка (TOI), измерений отношения мощности соседних каналов (ACPR), комплементарной кумулятивной функции распределения (CCDF) и отношения пиковой и средней мощности (PAPR). Пример также показывает, как просматривать изменяющиеся во времени спектры с использованием спектрограммы и автоматического обнаружения пиков.
Несколько измерений и их соответствующие установки содержатся в модели примера.
Модель состоит из пяти простых моделей усилителя, каждая из которых настроена на выполнение конкретных измерений.
Откройте модель усилителя двойным щелчком на блоке усилителя. Первая модель усилителя показана ниже:
Вход сначала объединяется с гауссовым источником шума, а затем проходит через полином высокого порядка для моделирования нелинейного искажения.
Можно изменить величину аддитивного шума на входе, щелкнув источник шума и изменив дисперсию гауссова распределения.
Можно изменить параметры усилителя, изменив коэффициенты полинома. Коэффициенты расположены от наивысшего к низшему порядку. При редактировании последнего коэффициента изменяется смещение постоянного напряжения усилителя. При изменении коэффициента «следующий-последний» изменяется коэффициент усиления напряжения усилителя. При изменении других коэффициентов можно изменить гармоники более высокого порядка усилителя.
Измерить гармонические искажения можно путем стимуляции усилителя синусоидальным входом и просмотра гармоник в анализаторе спектра. Измерения гармонических искажений можно вызвать из опции Измерения (Measurements) в меню Сервис (Tools) или щелкнув соответствующий значок на панели инструментов (показано на рисунке ниже).
При просмотре результатов на панели измерения искажений отображаются амплитуды основных и гармоник, а также их значения SNR, SINAD, THD и SFDR, которые относятся к основной выходной мощности.
Усилители обычно имеют значительные гармоники нечетного порядка. Если стимулировать усилитель двумя близко расположенными синусоидами равной амплитуды, можно производить интермодуляционные продукты на выходе. Обычно произведения искажения затухают от основных тонов, наибольшие из которых соответствуют сумме третьего порядка и разностным частотам входного сигнала. Можно измерить выходное искажение интермодуляции третьего порядка (TOI), выбрав измерения интермодуляционного искажения в раскрывающемся меню на панели измерения искажения.
Также на панели Измерение искажений (Distorion Measurement) отображаются подсвеченные интермодуляционные продукты и выводимый TOI. Настройте коэффициенты полинома в усилителе для изменения гармоник, показанных в сигнале.
Если вы стимулируете усилитель, который транслирует канал связи, вы можете видеть спектральный рост, просачивающийся в полосу пропускания соседних каналов из-за интермодуляционных искажений. Измерить утечку мощности в эти соседние каналы можно путем измерения отношения мощностей соседних каналов (ACPR). Можно просмотреть результаты измерений как до, так и после усилителя, переключив входные данные измерений в диалоговом окне Trace Selection (выбор трассировки). Измерения ACPR могут быть выбраны из раскрывающегося меню в диалоговом окне Channel Measurements. Это диалоговое окно можно вызвать из опции Измерения (Measurements) в меню Сервис (Tools) или щелкнув соответствующий значок на панели инструментов (показано на рисунке ниже).
Отрегулируйте полиномиальные коэффициенты в усилителе, чтобы получить различные величины расширения центральной мощности из-за интермодуляционного искажения. Можно наблюдать показания ACPR на заданных частотах смещения.
Вы можете качественно проверить, сколько динамического диапазона занимает выходной сигнал, просматривая его дополняющую кумулятивную функцию распределения (CCDF). Диалоговое окно CCDF можно вызвать из опции Измерения (Measurements) в меню Сервис (Tools) или щелкнув соответствующий значок на панели инструментов (показано на рисунке ниже).
В приведенном выше примере показано приблизительно 0,5 дБ сжатия между источником ввода (синяя дорожка) и выходом Amplifier4 (желтая дорожка). Отношение пиковой мощности к средней мощности (PAPR) для входного канала составляет 3,3 дБ, тогда как PAPR для выходного канала составляет 2,8 дБ. Эта потеря динамического диапазона говорит о том, что на усилитель подается слишком много входной мощности.
Можно просматривать изменяющуюся во времени спектральную информацию с помощью режима спектрограммы анализатора спектра. Если вы стимулируете усилитель с помощью чирп-сигнала, вы можете наблюдать, как гармоники ведут себя с течением времени. Выберите «Spectrogram» из раскрывающегося меню «Type» в диалоговом окне «Spectrum Settings», которое вызывается из диалогового окна «Spectrum Settings» в меню «View» (не показано).
Курсоры можно использовать для измерения периода чирпа и подтверждения того, что другие спектральные компоненты являются гармонически связанными. Диалоговое окно Cursor Measurements можно вызвать из опции Measurements (Измерения) в меню Tools (Инструменты) или щелкнув соответствующий значок на панели инструментов (показано на рисунке ниже).
Можно отслеживать изменяющиеся во времени спектральные компоненты с помощью диалогового окна измерения Peak Finder. Можно показывать и при необходимости маркировать до 100 пиков. Диалоговое окно Поиск пиков (Peak Finder) можно вызвать из опции Измерения (Measurements) в меню Сервис (Tools) или щелкнув соответствующий значок на панели инструментов (показано на рисунке ниже).
Стандарт IEEE. 1057-1994 Стандарт IEEE для цифровых регистраторов сигналов
Аллан У. Скотт, Рекс Фробениус, RF Measurements for Cellular Phone and Wireless Data Systems, John Wiley & Sons, Inc. 2008