双谱分析仪测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双谱分析仪测量系统，其减小了噪声对获取的测量值的影响，使得可以确定接收到的输入信号功率以及双谱分析仪测量系统中每个谱分析仪的噪声。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双谱分析仪测量系统。
技术介绍
在许多测量应用中，可以通过减小噪声对谱分析仪所获取的测量值的影响而提高谱分析仪的测量灵敏度。一种用于减小噪声影响的技术是噪声扣除(noise subtraction)，其包括精确地表征谱分析仪噪声并从谱分析仪所获取的测量值中扣除所表征的噪声。但是，这种噪声表征可能很耗时，因为其通常依赖于对谱分析仪的许多重复测量值取平均。此外，重复测量还包括宽范围的载波测量频率和偏移频率以适应与通常的谱分析仪的大范围测量能力相关的各种操作状态。信号源分析仪是一种减小噪声对所获取测量值的影响的双通道测量系统。尽管信号源分析仪具有高测量灵敏度并可以对接收到的信号提供低噪声测量，但信号源分析仪缺乏谱分析仪的频率选择性、镜频抑止和大范围的测量能力，谱分析仪是更通用、更普遍的一类测量仪器。因此，需要一种测量系统，其可以减小噪声对测量系统所获取测量值的影响，同时保持谱分析仪的大范围测量能力。
技术实现思路
根据本专利技术实施例的双谱分析仪测量系统减小了噪声对所获取测量值的影响，使得可以确定接收到的输入信号功率以及双谱分析仪测量系统中每个谱分析仪的噪声。附图说明图1A-1B示出谱分析仪的测量的性质。图2示出根据本专利技术实施例的双谱分析仪测量系统。图3示出根据本专利技术实施例提供的平均互相关信号的一种示例。具体实施例方式图1A示出了谱分析仪测量的性质。通常的谱分析仪SA包括前端/中频(IF)转换器12，该转换器12接收输入信号s(t)并响应于接收到的输入信号s(t)而提供IF信号(未示出)。积分(IQ)检测器14接收IF信号并向耦合到IQ检测器14的显示单元16提供测量信号d(t)。测量信号d(t)通常是包括采样组的数字信号，所述采样组代表输入信号s(t)随频率的大小和相位变化。显示单元16对测量信号d(t)进行处理以在显示器18或其他输出设备上提供输入信号s(t)的谱成分的表示。谱分析仪SA给由谱分析仪获取的测量信号d(t)带来了噪声n(t)。图1B示出测量信号d(t)受噪声n(t)影响的矢量图。测量信号d(t)表示为输入信号s(t)与谱分析仪SA的噪声n(t)的矢量和。噪声n(t)由时变矢量表示，该时变矢量具有大小为φ(t)的相位成分和大小为α(t)的幅值成分。测量信号d(t)由式(1)表示，其取决于输入信号s(t)、大小为φ(t)的相位成分和大小为α(t)的幅值成分。式(1)中的信号通常是与频率和时间有关的。d(t)＝s(t)+α(t)+jφ(t)(1)测量信号d(t)的功率p可以由式(2)表示。p＝(s(t)+α(t)+jφ(t))(s(t)+α(t)-jφ(t))＝s2(t)+2s(t)α(t)+α2(t)+φ2(t) (2)为了减小噪声n(t)对测量信号d(t)的影响，谱分析仪SA通常获取输入信号s(t)的N个重复测量值并对这N个测量值取平均以使测量值的偏差最小。对测量信号d(t)的功率取平均得到由式(3)表示的测量信号d(t)的平均功率pmean，其中与由谱分析仪SA获取的N个重复测量值相关的信号用下标i指示。pmean=1NΣi=1Npi]]>=1NΣi=1Nsi2+1NΣi=1N2·si·αi+1NΣi=1Nαi2+1NΣi=1NΦi2---(3)]]>≅1NΣi=1Nsi2+1NΣi=1Nαi2+1NΣi=1NΦi2]]>对于N→∞根据式(3)，当输入信号s(t)的重复测量值次数N足够大时，测量功率d(t)的平均功率pmean约等于输入信号s(t)的平均功率psmean加上大小为α(t)的幅值成分的平均功率 和大小为φ(t)的相位成分的平均功率 其中psmean=1NΣi=1Nsi2.]]>式(3)中的后两项的和，即幅值成分的平均功率 与相位成分的平均功率 的和表示由谱分析仪SA带来的噪声n(t)的平均功率pnoise。图3示出测量信号d(t)的平均功率pmean随着输入信号s(t)的重复测量值次数N的变化曲线的一个示例。图3表明在此示例中，测量信号d(t)的平均功率pmean基本上大于输入信号s(t)的平均功率psmean。因此，在此示例中谱分析仪的噪声n(t)高到足以遮盖输入信号s(t)。图2示出根据本专利技术的实施例的双谱分析仪测量系统20，用测量系统20表示。在图2的结构中，功率分配器、耦合器或其他类型的信号分配器22将输入24耦合到两个谱分析仪SA1、SA2中的每一个。信号分配器22将输入24处所施加的输入信号s’(t)分为两个输入信号s(t)。在此示例中，信号分配器22为每个谱分析仪SA1、SA2提供具有相等路程长度和耦合因子的信道，使提供给每个谱分析仪SA1、SA2的信号幅值相等并具有相等的相位。由于信号分配器22的平衡，所得到的施加到谱分析仪的输入信号各自由输入信号s(t)表示。谱分析仪SA1、SA2的测量频率通过对两个谱分析仪SA1、SA2公共的参考信号REF进行频率匹配。频率匹配通常是通过将两个谱分析仪SA1、SA2的时基与参考信号REF锁定在一起来实现的。在一种示例中，参考信号REF由两个谱分析仪SA1、SA2外部的信号源(未示出)提供并耦合到每个谱分析仪SA1、SA2的外部参考端口。或者，参考信号REF是内部参考信号，其由谱分析仪之一提供并耦合到两个谱分析仪SA1、SA2中另一个的外部参考端口。在图2所示的示例中，频率匹配是通过谱分析仪SA1的内部参考信号REF提供的，该内部参考信号REF耦合到谱分析仪SA2的外部参考端口EXT2。通常，参考信号REF给分别由谱分析仪SA1、SA2所获取的测量信号d1(t)、d2(t)带来相位噪声。由于参考信号REF对于两个谱分析仪SA1、SA2是共同的，所以参考信号REF给测量信号d1(t)、d2(t)带来的噪声是相关的。因此，对测量信号d1(t)、d2(t)进行互相关平均不会消除由参考信号REF引起的相位噪声。由于谱分析仪SA1、SA2内的参考锁相环(未示出)的带宽通常较窄，参考信号REF引起的相位噪声通常处在与谱分析仪SA1、SA2的载波测量频率偏离一百赫兹频率的范围内。测量系统20包括耦合到谱分析仪SA1、SA2的控制器26。控制器26可以在谱分析仪SA1、SA2外部，控制器26也可以是包括在谱分析仪SA1、SA2的一个或两个中的计算机或其他处理器。控制器26接收并处理来自谱分析仪SA1的测量信号d1(t)以及来自谱分析仪SA2的测量信号d2(t)。控制器26还通常通过到谱分析仪SA1、SA2的触发信号TRIG，为由谱分析仪SA1、SA2所获取的输入信号s(t)的测量提供时间匹配。触发信号TRIG可以由外部信号源(未示出)提供，也可以如图2所示由控制器26提供。时间匹配对由谱分析仪SA1、SA2所获取的测量进行同步或其他方式的协调，以在每个输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：第一谱分析仪；第二谱分析仪，所述第二谱分析仪与所述第一谱分析仪是频率匹配的；以及控制器，所述控制器接收所述第一谱分析仪响应于接收到的输入信号而提供的第一测量信号，并接收所述第二谱分析仪响应于所述接收到 的输入信号而提供的第二测量信号，所述控制器对所述第一测量信号和所述第二测量信号的多个获取值的互相关取平均以近似得到所述输入信号的平均功率。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：温J马尔，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]