高頻譜儀的幅度測量精度方案

掃頻式超外差頻譜儀通過混頻器把輸入信號變換到中頻(IF)，在中頻進行放大、濾波和檢波處理。預選濾波器(有時是低通濾波器)主要用于濾除鏡像頻率的信號，頻譜儀屏幕上顯示的參考電平和中頻放大器的增益有關，該放大器只是調節信號在屏幕上顯示的垂直位置，不影響輸入衰減器端的電平。屏幕的橫軸是頻率，縱軸是測得的信號電平，一般以線形的電壓Volt或對數形式的dB表示。

　　頻譜儀的幅度精確度通常有絕對精度和相對精度兩種。絕對精度指的是信號的功率電平精度，單位為dBm;而相對精度指的是測量兩個信號之間差值的精度，其中的一個信號作為另一個的參考，例如測量諧波信號的時候，一般測量諧波和基波的功率比。通過測量一個幅度和頻率非常準確的校準源，以上兩種精度都可以得到提高。

　　頻譜儀中前端的信號處理元件如放大器、濾波器和混頻器都是幅度測量誤差的來源。在許多頻譜儀設計中，采用更好的元件可以提高精度。安捷倫科技的高性能頻譜儀PSA系列(如圖2)，采用了一整套數字中頻濾波器，可以避免模擬中頻濾波器的幅度變化。但是僅僅提高整個信號處理鏈路中的部分元件，還不足以消除所有的誤差來源，更好的了解頻譜儀各個模塊之間的相互作用，有助于減小誤差，提高幅度測量精度。

　　幅度測量的精度為什么這么重要呢?例如有些通訊標準要求調制的載波功率不能超過某個特定的值，這對絕對精度提出了要求;過多的諧波或雜散信號會對其他的通信系統產生干擾，這對相對精度也提出了要求，這些系統中的放大器必須滿足特定的線形度要求，以保證不會產生較高的諧波和雜散信號，對于這些系統中的濾波器必須同時測量通帶和阻帶特性。
如何提高頻譜儀的幅度測量精度

　　頻譜各個元件之間的相互作用是誤差的來源之一。表1列舉了部分幅度測量誤差的來源。大多數儀器廠商在其產品的指標中都會同時注明絕對和相對不確定度。因為相對不確定度對兩種測量都有影響，因此本文將重點討論相對不確定度。

如何提高頻譜儀的幅度測量精度

　　頻譜儀的頻率響應平坦度是幅度誤差的主要來源之一。該指標描述的是相對幅度不確定度和頻率的函數關系，受輸入衰減器、混頻器、本振幅度和輸入濾波器的頻響平坦度的影響。頻響的不確定度一般有絕對和相對兩種表示方法。相對不確定度描述的是整個頻率范圍內，相對于中央頻點的最大可能幅度不確定度，一般比相同頻段的絕對不確定度要小。但是為了得到某個帶內相對幅度測量的頻響不確定度，相對頻響指標值還要乘二，以反映整個帶內頻響的峰-峰值，這會導致其通常比絕對頻響指標還要高。