一些频谱分析仪同噪声频谱密度一样,可以 nV/rt-Hz 为单位显示频谱幅度。但是,如果不具备这种功能,我们可以用频谱幅度除以分辨率噪声带宽的平方根来计算频谱密度。需要说明的是,通常我们需要一个换算系数,将分辨率带宽转化成分辨率噪声带宽。图 5.17 给出了将分贝毫瓦频谱转化成频谱密度的方程式。图 5.17 还给出了将分辨率带宽转化成噪声带宽所需的换算系数表。图 5.18 显示了将示例频谱分析仪中的频谱转化为频谱密度的实例。

图 5.17:将 dBm 转化为频谱密度的方程式
此表摘自安捷伦频谱分析仪测量和噪声应用手册 1303 页 [1]

图 5.18:将 dBm 转化为频谱密度的方程式

图 5.19:频谱分析仪测量结果向频谱密度转化的实例
另外,大多数频谱分析仪都具有计算平均值的功能。这一功能消除了测量波动的影响,因此,测量结果的重复性更高。平均值的数量由频谱分析仪的前置面板输入(通常从 1 至 100)。图 5.20 – 5.22 显示了采用不同的平均值水平,测量得出的同一信号。

图 5.20 关闭平均值功能时的频谱分析仪

图 5.21 平均值 = 2 时的频谱分析仪

图 5.22 平均值 = 49 时的频谱分析仪
当使用(或选择)频谱分析仪时,我们需要考虑的主要技术规范就是固有噪声和带宽。图 5.23 中的表格列出了两款不同频谱分析仪的部分技术规范。
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图 5.23:两款不同频谱分析仪的技术规范比较
总结与回顾
本文介绍了用于噪声测量的几款不同型号的设备,重点阐述了设备的技术规范以及与噪声有关的主要运行模式。需要
特别说明的是,虽然探讨的是具体型号的设备,但是其中的工作原理适用于大部分的设备。本文旨在帮助您在选择噪声测量设备时,应考虑的主要规格参数。在第六部分,我们将列举使用该设备的实际应用范例。
感谢
特别感谢 TI 的技术人员,感谢他们在技术方面所提供的真知灼见。这些技术人员包括:
- 高级模拟 IC 设计经理 Rod Burt
- 线性产品经理 Bruce Trump``
- 应用工程经理 Tim Green
- 高速产品市场开发经理 Michael Steffes
参考书目
[1] 安捷伦频谱分析仪测量与噪声应用手册 1303 页,2003 年 12 月版(网址:www.agilent.com)
[2] 概率与统计参考,第三版,作者:Robert V. Hogg 和 Elliot A Tanis。由麦克米兰出版公司 (Macmillan Publishing Co) 出版。
[3] 低噪声电子系统设计,作者:C. D. Motchenbacher 和 J. A. Connelly,由 Wiley InterScience 公司出版。
作者简介
Arthur Kay 先生现任 TI 高级应用工程师,专门负责传感器信号调节器件的技术支持工作。他于 1993 年毕业于乔治亚理工学院 (Georgia Institute of Technology),获电子工程硕士学位。