在幾乎所有數(shù)字RF應(yīng)用中，一個不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢是越來越多地使用寬帶信號。越來越多的數(shù)據(jù)正以越來越快的速度傳送，只有寬帶信號才能滿足需求。
    對RF工程師來說，這意味著測試測量工具必須能夠象窄帶信號一樣有效測量寬帶信號。但直到現(xiàn)在，由于缺少帶有預(yù)選濾波器的頻譜儀，不能在沒有明顯失真的情況下處理當(dāng)前寬帶信號，這使得測量寬度超過40 MHz的信號一直是一個挑戰(zhàn)。

頻譜儀為什么要采用預(yù)選技術(shù)
    在考察泰克最新推出的RSA6120A實時頻譜儀怎樣解決這個問題前，讓我們先看一下預(yù)選技術(shù)的重要意義。

    自E.H. Armstrong在1918年發(fā)明超外差技術(shù)以來，包括頻譜儀的所有類型的無線接收機都采用相同的信號下變頻方法。盡管這種架構(gòu)擁有眾所周知的優(yōu)勢，但它有一個缺點，即會同時打開大量的頻譜窗口。這意味著在這些窗口出現(xiàn)的信號會在頻譜儀中轉(zhuǎn)換，使所需的信號失真。此外，采用諧波混頻技術(shù)的頻譜儀會生成大量的假信號，這些信號出現(xiàn)在儀器顯示屏上，很難或不可能把真信號與假信號區(qū)分開來。

    對這個問題，在頻譜儀中，最常用的解決方案是使用可調(diào)諧預(yù)選濾波器，從本振諧波中去掉不想要的混頻器圖像和響應(yīng)。在微波頻率上，傳統(tǒng)頻譜儀中的預(yù)選濾波器基于釔鐵榴石(YIG)技術(shù)。磁場內(nèi)部控制的YIG球體動作會產(chǎn)生從頻譜儀信號路徑中去掉不想要的圖像和響應(yīng)所需的濾波通帶諧振。對窄帶信號，YIG濾波器也很有效，如下圖所示。

    左面的屏幕截圖表示單個信號，在去掉YIG預(yù)選濾波器時，傳統(tǒng)頻譜儀可以在微波頻率范圍內(nèi)表示這個信號。右面恢復(fù)了預(yù)選濾波器，顯示了關(guān)心的單個信號。

YIG濾波器 – 僅窄帶
    如圖所示，YIG預(yù)選濾波器在特定參數(shù)范圍內(nèi)有效，對儀器制造商來說，其優(yōu)點是實現(xiàn)起來相對簡便、成本低。但對用戶來說，YIG擁有許多重大局限性和問題。

    首先，YIG預(yù)選濾波器本身是窄帶設(shè)備，在濾波通帶中有著明顯的相位變化，在信號接近濾波器邊緣時會變得更糟。因此，在測量寬度在40 MHz以上的信號時，必須繞過YIG預(yù)選器。

    但問題還不止于此。即使在試圖通過校準來校正這些不一致性時，調(diào)諧機制本身仍會使這些校準失效。調(diào)諧通過改變施加在YIG晶體上的磁場實現(xiàn)。當(dāng)這個磁場調(diào)諧到不同的頻率，然后再調(diào)回到第一個磁場時，磁結(jié)構(gòu)中的磁滯效應(yīng)會導(dǎo)致其不能恢復(fù)到以前使用的精確頻率。

    在每次調(diào)諧變化時，這都會導(dǎo)致相位校準不一致。如果這還不夠，在大的頻段中掃描調(diào)諧時，掃描通過通帶的幅度和相位會有小的不一致性。此外，小的不一致性會在一定程度上以不可預(yù)測的方式隨溫度變化。

    由于存在這些局限性，傳統(tǒng)頻譜儀采用的解決方案是在測量寬帶信號時簡單地繞過YIG預(yù)選濾波器。如果我們在新墨西哥羅斯威爾帶屏蔽的飛機棚中進行測量，那么這種方法可能會很好。但在實際環(huán)境中，在被測信號鄰近區(qū)域，幾乎總是存在多個信號。

    還應(yīng)該指出的是，預(yù)選技術(shù)還有另一個重要功能：隔離內(nèi)部信號，防止信號從RF連接器中輻射出去。更具體一點，預(yù)選功能防止內(nèi)部本振(LO)從前面板連接器中泄漏出去。這一能量可能會損壞被測設(shè)備，在轉(zhuǎn)換操作中，會披露操作人員的位置。

一種較好的預(yù)選濾波器
    很明顯，使用預(yù)選濾波器至關(guān)重要，YIG濾波器缺少在實際環(huán)境中準確測量寬帶信號所需的功能。在RSA6120A中，泰克采用了一種不同的方法，第一次滿足了不斷增長的采用帶預(yù)選功能的微波頻譜儀測量寬帶信號的需求。這通過使用交換式濾波預(yù)選器實現(xiàn)。

    通過采用交換式濾波預(yù)選器技術(shù)，RSA6120可以評估寬度高達110 MHz的多種信號。交換式濾波預(yù)選器確實引入了幅度和相位誤差，但與YIG濾波器相比，關(guān)鍵差異是這些誤差在時間和溫度變化時是穩(wěn)定的。因此，可以在軟件中檢定和校正這些誤差。對寬帶信號，可以使用這類預(yù)選器，而根本不需要校準，因為它已經(jīng)被全面校正。此外，由于RSA6120A一直是預(yù)選的，因此幾乎消除了本振到RF放射。

    前面提到，在實際環(huán)境中，在被測信號相鄰區(qū)域通常存在多個信號。在下面所示的QPSK寬帶實例中，在頻譜窗口內(nèi)存在第二個信號，導(dǎo)致左面的傳統(tǒng)頻譜儀同時轉(zhuǎn)換兩個信號，進而阻礙其解調(diào)預(yù)計的信號。RSA6120A預(yù)選濾波器可以抑制這個信號及可能干擾分析關(guān)心信號的所有其它頻譜窗口。其結(jié)果，得到右面所示的準確的誤差矢量幅度(EVM)指標。

放射本振輻射

    我們還有必要考察一下與繞過預(yù)選功能的頻譜儀相比，RSA6120的交換式濾波預(yù)選功能怎樣有效地減少放射本振輻射。在下面的實例中，我們使用擁有DPX顯示技術(shù)的泰克頻譜儀，把左面的傳統(tǒng)頻譜儀與RSA6120進行對比。上面的藍色頻段表明本振放射。如這里所示，左面的頻譜儀實際上變成一條RF波束。RSA6120A可以顯示最小的本振饋送放射，對被測設(shè)備幾乎沒有影響，使用掃描接收機很難檢測到。■