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V/UHF監(jiān)測系統(tǒng) 非線性特性的可視化分析

云知道

作者：平峰; 金國娟
隨著VHF/UHF接收機靈敏度的不斷提高，監(jiān)測能力不斷增強，監(jiān)測系統(tǒng)的非線性干擾問題也逐漸凸顯出來 。
一個優(yōu)良的監(jiān)測系統(tǒng)不但要有監(jiān)測微弱信號的能力，而且要有對虛假信號的免疫能力 。虛假信號通常是遠離接收機調(diào)諧頻率的大信號相互之間因非線性作用而產(chǎn)生的 。無線電監(jiān)測人員需要了解所使用監(jiān)測系統(tǒng)的非線性特性對監(jiān)測工作的影響程度 。本文為此進行了一系列的實驗，對監(jiān)測系統(tǒng)非線性特性進行了直觀的可視化分析 。
V/UHF監(jiān)測系統(tǒng)非線性特性及動態(tài)范圍
監(jiān)測系統(tǒng)的非線性特性是指監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生的虛假響應(yīng)，是饋線、接收機、放大器以及其他附件的非線性特性的總和 。相位噪聲、三階互調(diào)以及高階互調(diào)失真、信號壓縮等影響可參考接收機的方法 。監(jiān)測系統(tǒng)非線性動態(tài)范圍是有效的輸入信號范圍，可采用“無雜散動態(tài)范圍”（SFDR，spuriousfreedynamicrange）的概念 。這里用“無雜散動態(tài)范圍”來表示整個動態(tài)范圍的一部分，是指當兩個等功率信號輸入時，沒有超過噪底3dB的虛假信號的范圍 。輸人信號下限靈敏度為Pin,min，輸入信號的上限為Pin,max 。規(guī)定此輸入信號在輸出端引起的三階互調(diào)失真分量（Po3）折合到輸入端恰好等于基底噪聲（Gp是功率增益），則無雜散動態(tài)范圍定義為:
① 。
由系統(tǒng)的基底噪聲Pt和所要求的輸出信噪比(SNR)o,min可以求出靈敏度，而由系統(tǒng)的三階互調(diào)失真IP3和基底噪聲Pt可以求出Pin,max 。無雜散動態(tài)范圍以對數(shù)形式表示的動態(tài)范圍為:
DRf=2/3（IP3-NF-10logB 174dBm）② 。
NF:噪聲系數(shù)，dB 。
V/UHF監(jiān)測系統(tǒng)非線性動態(tài)范圍的可視化分析
本次研究注重不同信號強度下V/UHF監(jiān)測系統(tǒng)反映出來的不同非線性現(xiàn)象，如明顯的相位噪聲、三階互調(diào)失真信號、底噪的明顯惡化、雜波等，分析各種不同非線性現(xiàn)象的數(shù)據(jù) 。此外，分析了不同頻率范圍對監(jiān)測系統(tǒng)的非線性現(xiàn)象的影響 。
2.1測試方法
兩個標準信號源SMIQ（合路器與饋線衰減量4dB）同時向監(jiān)測系統(tǒng)輸入射頻信號，輸入口為監(jiān)測系統(tǒng)接收機天線口，測試信號頻率f1、f2分別為400MHz和400.1MHz,信號強度分別為-90 dBm～0 dBm進行連續(xù)的加載測試 。測試得到各輸入信號強度時的中頻頻譜圖，同時又輸入30 MHz～1000 MHz之間不同頻點，測試不同頻點出現(xiàn)的三階互調(diào)現(xiàn)象電平值 。系統(tǒng)測試流程詳見圖1 。
圖1; 測試流程框圖
2.2測試過程
本次測試將信號強度分別為-90dBm～0dBm進行連續(xù)加載，得到各輸入信號強度時的中頻頻譜圖，具體如下所示 。
（1）輸入信號強度為-90dBm，輸出信號如圖所示 。
（2）輸入信號強度為-30dBm，輸出信號如圖所示 。
（3）繼續(xù)增加信號強度至-21dBm，這時輸出信號如圖所示 。
（4）增加輸入信號強度至0dBm，輸出信號如圖所示 。
（5）測試不同頻率范圍出現(xiàn)的三階互調(diào)電平值 。測試數(shù)據(jù)如表1所示 。

;測試結(jié)果分析
從以上不同信號強度所得的中頻頻譜圖和不同頻率范圍出現(xiàn)的三階互調(diào)電平測試值，我們分析總結(jié)出以下四個結(jié)論 。
3.1結(jié)論一
從圖2顯現(xiàn)的中頻頻譜圖看，當輸入信號較小時，由于沒有非線性特性的影響，各項顯示參數(shù)正常，其中底噪約為-8dBμv，四周沒有明顯的互調(diào)產(chǎn)物以及相位噪聲等非線性 。
此監(jiān)測系統(tǒng)在中頻帶寬為1000kHz（為中頻顯示帶寬，不是分辨率帶寬）時的本底噪聲-8dBμv，按照輸入電阻50Ω計算，得到-115dBm的電平值 。
S=-174dBm NF 10logB K③ 。
S:靈敏度，dBm;
-174dBm:是室溫下，1Hz帶寬的熱噪聲（KTB）;

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