Messtechnik hinterlegt.
Messtechnik hinterlegt. Wenn ein Nutzer sich des NFE Features bedient, dann erstellt der Analyzer eine Correction Trace basierend auf den gewählten Einstellungen des Instruments und der gespeicherten Noise-Figur-Werte. Dadurch erübrigt sich jegwedes Messen des Rauschflurs des PXA, wie es bei der manuellen Prozedur erforderlich war. Dies vereinfacht erheblich die anwendung der Noise Correction und eliminiert die zum Messen des Noise Floors des Instrumente erforderliche Zeit, die immer dann aufgewendet werden muss, sobald sich eine Einstellung ändert. Bild 3: Das Noise Floor Extension Feature im Agilent N9030A PXA Signal Analyzer hilft bei der Verbesserung der Low-Level-Signalempfindlichkeit matik. Der Noise Floor des Spectrum Analyzers wird zunächst gemittelt bei terminiertem Eingang. Dieses gesicherte Resultat wird in Trace 1 sichtbar. Dann wird das DUT angeschlossen und das neue Signal aufgenommen und ebenfalls gesichert (Trace 2). Nun kommt die erläuterte Trace-Mathematik zur Anwendung, es wird also die Differenz der beiden Leistungen gebildet. Diesem Endresultat und somit dem echten Signal entspricht Trace 3. Die Noise Correction spielt ihren Vorteil dann am besten aus, wenn das Eingangssignal nahe dem Noise Floor des Spectrum Analyzers liegt. Diese Korrektur hat wenig oder praktisch keinen Effekt bei großen Signalen mit also hohem Abstand zum Rauschen. Eine verbesserte Korrekturmethode Die Haupteigenschaft des besprochenen Ansatzes aus praktischer Sicht besteht darin, dass das DUT zunächst durch eine 50-Ohm-Termination ersetzt werden und später erst angeschaltet werden muss. Es gibt aber auch eine Methode zur Meassung des Correction Traces ohne Abklemmen des DUT. Diese besteht darin, die Dämpfung im Eingang zu maximieren, sagen wir auf 70 dB. Das kommt praktisch einer Termination mit 50 Ohm ohne Eingangssignal gleich. Die Correction Trace wird nun theoretisch durch die in folgender Gleichung auftauchenden Anteile bestimmt: Correction Trace = DUT-Signal + kTB + NF Analyzer + A (7) Wenn kTB + NF Analyzer + A >> DUT-Signal gilt, so ist folgende Vereinfachung zulässig: Correction Trace = kTB + NF Analyzer + A (8) Zieht man die bekannte Dämpfung aus Gleichung (8) ab, so erhält man wieder die originale Correction Trace, wie sie in der ursprünglichen Methode zugrunde gelegt wurde: Original Correction Trace = kTB + NF Analyzer (9) Wendet man diesen Prozess an, dann ist die Correction Trace lediglich gültig für die speziellen Einstellungen am Spectrum Analyzer. Ändert man diese Einstellungen, wie Center Frequency, Span oder RBW, so macht man die gespeicherten Werte, auf denen die Correction Trace beruht, ungültig. Ein besseres Herangehen besteht darin, den spezifischen Rauschfaktor des Analyzers (bzw. in dB den NFAnalyzer) an allen wichtigen Frequenzpunken zu kennen und auf Basis dieser Informationen die Correction Trace für alle wichtigen Einstellungen zu ermitteln. Der in Bild 1 gezeigte Signal Analyzer N9030A PXA von Keysight/Agilent Technologies ist während des Herstellungsprozesses kalibriert worden für bestmögliche Rauscheigenschaften als Teil seines Noise Floor Extension Features (NFE, s. Bild 2). Während der Kalibrierung innerhalb des Herstellungsprozesses wird sein Rauschmaß über den Einsatzfrequenzbereich gemessen. Dieser Datensatz wird dann im Speicher des Geräts Schluss In den vorgestellten verschiedenen Methoden wird das thermische Rauschen kTB vom Messergebnis subtrahiert, sodass auch ein Resultat unter kTB noch gut angezeigt werden kann. Die so erzielten Resultate sind in vielen, aber nicht unbedingt allen Fällen gültig. Probleme treten auf, wenn die gemessenen Werte in der Größenordnung des Noise Floors des Messinstruments liegen. Die praktische Implementierung einer Noise Correction umfasst normalerweise einen Schwell- oder graduierten Level bei der Subtraktion nahe dem Rauschflur des Instruments. Dieser Bericht hat einige der Techniken zum Messen von Low-Level-Signalen mit einem Spectrum Analyzer erklärt. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Empfindlichkeit durch RBW, Attenuation und die Nutzung eines Vorverstärkers beeinflusst werden kann. Noise- Reduction-Methoden wie Noise Correction und Rauschflur- Erweiterung (Noise Floor Extension) lassen sich anwenden, um nachträglich die Empfindlichkeit zu erhöhen. Weitere Informationen halten folgende Application Notes bereit: • Agilent Spectrum and Signal Analyzer Measurements and Noise, Application Note 1303 • Using Noise Floor Extension in the PXA Signal Analyzer • Spectrum Analyzer Basics, Application Note 150 ◄ 24 hf-praxis 9/2018 HF-Praxis 9-2018.indd 24 23.07.2018 08:45:01
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