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很長時間以來，頻譜分析儀與跟蹤信號發生器一起，對有源和無源網絡進行掃頻標量頻率響應測量。盡管許多頻譜分析儀帶有跟蹤信號發生器選件，但是大多數這種信號發生器只能為分析儀的基本頻帶提供掃頻信號。利用下面的方法還會覆蓋許多頻譜分析儀的第一擴展高頻段。另外，也給出了一個允許對帶有中頻變換的被測部件進行掃描的方法。 圖1給出了一個常見的具有跟蹤源功能的RF頻譜分析結構，在這個結構中，跟蹤信號發生器由一個混頻器、放大器和設定在第一個固定中頻(IF)的RF信號發生器實現。對于這種方案，只有在分析儀掃描第一本振(LO)時，才能實現頻率掃描。另外，分析儀還必須提供第一本振的輸出采樣。如果分析儀的分辨帶寬RBW)濾波器(不管是模擬還是數字)是固定的，而且只掃描第一LO，這種方案才能輸出正確的信號。 在這種配置中，信號發生器被設定到所需頻段(這可以從分析儀制造商的數據或者實驗中獲得)的第一IF。第一IF可以通過下面的方法來發現，即使用最寬的分辨帶寬(RBW)濾波器，并調整信號發生器直到在分析儀上出現噪聲基底上升時。通過切換到較窄的RBW，并調整信號發生器到最大幅度，可以更加精確地估計IF值。 當分析儀的第一LO信號和信號發生器第一IF信號混頻時，混頻器的輸出將包含一個頻譜成分，該成分剛好是分析儀在掃描中的那一點調諧到的RF信號(掃描信號發生器信號)。然后把DUT放到混頻器輸出和分析儀的RF輸入之間。跟蹤信號發生器信號在掃描過程中會自動掃描，為掃頻標量測量描提供一個完全同步的信號。 盡管將分析儀的LO輸出直接連到混頻器的想法很好，這會給大多數的分析儀帶來問題。通常，在第一LO輸出口沒有足夠的反向隔離。其結果，信號發生器的第一IF信號將會泄漏到分析儀的第一IF級，從而進入儀器的第一和后續的IF級，使得噪聲基底提高。 一個環形器能夠增加隔離(大約20dB)，但是會降低送到混頻器的第一LO功率。更好的方法是采用一個高隔離度的放大器，它能為直到6GHz的頻段提供高達50dB的隔離。另外，它能夠允許寬帶工作，并在只能得到低功率的第一LO時，它可以實現好的LO驅動電平。設計的這種高隔離度放大器的輸入功率為0dBm。 這種改進的方法和配置見圖1，它是用DKD公司開發的兩種跟蹤信號發生器系統的基礎。在其中一個系統(型號為TG100)中，混頻器和高隔離度的放大器被集成在一起(圖2)。在另一個系統(型號為TG200)中，放大器是一個獨立的模塊，這樣，對于低頻段和高頻段的特定分析儀，可以使用不同的混頻器(圖3)。前者工作頻段為500kHz到2.6GHz，并且它的第一高頻擴展段范圍為2.0到4.5GHz。后者對于低頻段(到2.6GHz)使用一個混頻器，而對于第一高頻擴展段(到6GHz)使用另一個混頻器。兩個系統的最佳輸入功率均為0dBm。對于許多分析儀，增加一個第一LO倍頻器和適當的 混頻器，就可以工作到第二高頻擴展段，對于許多儀器來說，該頻段都在10GHz以上。 利用該測試配置來進行測量，被測部件(DUT)為一段直通傳輸線(圖5)，頻率范圍從直流到2.5GHz。把分辨帶寬濾波器手動設定為3kHz，并手動設置視頻帶寬和掃描時間，此時，未經校準的結果顯示，從低端到高端有大約7dB的衰減(滾降)。當在分析儀輸入和跟蹤信號發生器輸出用50?終端取代直通線被測部件時，可以在超過80dB的動態范圍上(圖6)看到噪聲基底。從分析儀結果中減去(從圖形上)圖1中直通線相應的衰減。在視頻相減的結果是，連接直通線時出現平坦的蹤跡。因為糾正是通過視頻存儲[VIDMEM_A-(VIDMEM_BdL)]完成的，由于滾降，高端的噪聲基底將升高，因此使用3kHz的RBW、3621.4MHz頻率的信號功率為+8dBm、10dB內部衰減以及I端口3dB衰減器，就能夠實現大約80dB的動態范圍。 頻譜分析儀分辨帶寬(RBW)的選擇主要由信號發生器的品質來決定。對于不穩定的信號源，比如非鎖相腔體信號發生器，可用的最窄的RBW濾波器大概為100kHz。而相對穩定的信號源允許使用窄帶RBW濾波器。當然，隨著RBW濾波器頻帶的加寬，系統的基底噪聲也將增加，而動態范圍將會下降。 低頻帶跟蹤信號發生器系統可用來測量中心頻率為1445MHz(圖7)的帶通濾波器。開始頻率為1345MHz，截止頻率為1545MHz。縱坐標刻度為10dB/div，分析儀的衰減設定為10dB，1s的掃頻周期，10kHz的RBW和3kHzVBW。在掃描開始前，通過運用圖像減法來去除跟蹤發生振蕩器輸出線的變化來設定基準線。 圖8所示，TG200被設置來為HP8566光譜分析儀第一擴展高頻帶提供跟蹤發生器掃描信號。對于該高頻帶測量，混頻器的端口1與信號發生器連接。對應于全頻帶(2到22GHz)分析儀的第一IF端的頻率均為321.4MHz(信號發生器被調諧在此頻率)。此時，混頻器的R端口包含了有效的跟蹤發生器信號以及有害的鏡像。分析儀輸入端的YIG跟蹤濾波器可以有效的消除這種有害的鏡像信號。 圖9所示的為TG100系統，用于HP8568A/B光譜分析儀(直流到1.5GHz)低頻段測量。對于固定的第二LO而言，分析儀的第一IF端額定工作頻率為2050.300MHz(信號發生器調諧在該頻率)，不過第二LO具有一定量的掃描范圍，此時該范圍小于2MHz�？赏ㄟ^使用“SHIFTT”指令序列來禁用第二LO端口信號的該掃描功能，并不影響跟蹤信號發生器的性能。這時，就使得分析儀工作在：只有第一LO端口掃頻和第一IF端口信號固定的模式下了。端接50負載時，結果顯示該測試裝置的 動態范圍大約為90dB。 當對頻率變換裝置(比如 混頻器)進行掃描分析時，大多數現有的跟蹤發生振蕩器和網絡分析儀都不允許對輸入信號加偏置。但使用TG100/200系統可以進行這樣的測量，條件是被測部件(DUT)引入的頻率偏置不超過頻譜分析儀第一IF的限制。通過在與TG100/200系統相連接的信號發生器上輸入偏置補償信號，就可以對頻率變換型被測部件進行掃頻分析。 比如,利用TG100模塊和HP8566來對一個下變頻器進行掃描分析(圖10)。通常，為了在第一頻帶應用TG100和HP8566，信號發生器頻率設置為3621.4MHz。但由于本例中的DUT使用了一個LO頻率為232.6MHz的混頻器，所以必須對信號進行偏置補償，否則跟蹤發生振蕩器的輸出信號將是錯誤的。解決辦法是：設置信號發生器的偏置補償頻率為232.6MHz，使得信號發生器的輸出頻率為3388.8MHz。這樣，跟蹤發生振蕩器就輸出可以補償DUT內部頻率偏置的正確頻率。 |
