6.频谱分析法测量数字信号电平(培训资料).pdf

频谱分析法测量数字信号电平 在数字电视、数字传输、数据通信重，其信号是采用多种调制方式的数字信号，这时的 数字信号电平已不能用一般传统的方法来定度和测量，本文将引入每赫带宽功率（dBmV/Hz） 法解决数字电平测量。 一、概述 电压是电子学的基本参数，也称电平。电平和电压是同一个参数，一般来说，它们的区 别在于单位不同。电压是以伏（V）作单位，如V、mV、μV、KV 等；电平是以dB 作单位， 如dBv、dBmV、dB μV 等。 电信号的电平，一般都是用正弦波的有效值为基准，以热电偶测量功率来定度它的电压 值 （电平值），我们也叫它 电平 （电压）的有效值。这就是说信号电平和功率之间是以热 电偶所产生的热量来联系的。我们知道，电功率是与信号波形无关的，而对于电平来说，我 们所定度的正弦波那一定是无失真正弦波，否则要引入误差。 为了准确地测量信号的电平，一般正弦波信号不言而喻地用常规电平表测量有效值，如 果是脉冲信号常是测量它的峰值。在电视信号测试中，因为视频信号相当复杂，其信号大小 是以行同步脉冲的峰值来定度，因此测定行同步脉冲峰值。 随着数字技术的发展，数字通信、计算机网路，数字电视的发展，各种调制的数字信号 出现，它们怎样测量，这是一个非常重要的问题。目前常见的数字信号有FSK、PSK、ASK、 CDMA、TDMA、FDMA、OPSK、QAM 等等。从测量的角度来看，无论那种调制数字信号，都可以 把它当作 一定带宽内的噪声来对待。因此，我们用每赫功率电平（dBmV/Hz）的概念，将 一定带宽的功率来表征信道的功率（dBmV），笔者称为平均功率电平。 频谱仪通常是测量正弦波的电平有效值，因此在测量数字信号时极不准确。在这里，将 论述几种用频谱仪测量数字信号的方法，普通光标法、噪声光标法以及信道功率测量法。 、频谱仪的普通光标法 用频谱仪测量某个信号通常的作法是把光标放 信号上并读出读数，见图1。但这个光 标给出的读数不太正确。你可以试着比较一下图1 和图2。图2 的唯一变化是频谱仪的分辨 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 率带宽采用30kHz 而不是图1 中的10kHz。值得注意的是，尽管此时信号本身并没有发生任 何变化，图2 上的信号电平（从光标上读出）为13.1dBmV，而不是图1 所读出的8.2dBmV。 再则整个扫描波形 显示屏上向上方移动了 （然而信号和参考电平实际上没有任何变化）。 引起这种现象的原因是频谱仪所测量出的读数值是落入分辨率带宽滤波器之内的所有信号 的总功率。当分辨率带宽增加 （从10kHz～30kHz）， 滤波器带宽内的能量也加，这样就 引起了显示图形上的变化。 熟悉用频谱仪测C/N 的工程师都很清楚这种现象，这种由分辨率带宽引起的误差是可以 修正的。现 我们想测量出数字信道的总功率，就需要将显示的功率转换为信道功率，即仅 是平均功率电平，公式为： 信道平均功率电平 = 显示的功率电平+10log （信道带宽/分辨率带宽）+修正因子…… 单位dBmV 这个修正因子是必须要的，因为对分辨率带宽滤波器捕获的噪声量而言，分辨率带宽与 滤波器的3dB 带宽并不完全相等。换句话说，一个10kHz 的滤波器的噪声带宽并不是绝对 10kHz，它有个矩形系数问题。修正因子中的另一个因素是对数放大器，因它把输入信号变 成对数形式的显示，这个对数放大器并不能很合适转换噪声类型的信号。总的修正因子