信號源分析儀瞬態測試應用—鎖相環的跳頻測量

E5052B上的瞬態測試功能是分析信號時域變化的強大工具，用戶可以利用該測試功能分析其信號的頻率，幅度，相位的時 域變化。瞬態測量方式有窄帶（narrowband frequency）及寬帶（wideband frequency）兩種：1）窄帶頻率模式的最大可測量頻率變化是80MHz（載波大于800MHz時），頻率分辨率高（可至mHz），可對80MHz 范圍內的小頻率變化進行精確測量。2）寬帶頻率模式最大的頻率變化不受80MHz的限制，由輸入信號載波的頻率段決定，最大頻率范圍是 2.4-7.2GHz（帶寬4.8GHz），但是頻率分辨率較窄帶模式低（最低的頻率分辨率是1kHz，0.05至0.15GHz時）。

當鎖相環的輸出信號頻率 跳變較寬，而且用戶需要同時觀察其從起始頻率至終止頻率的變化時，可以使用E5052B瞬態測試中的寬帶-窄帶測試模式，如圖1 所示。在測試中，寬帶頻率窗口與窄帶頻率窗口中的測試是并行同步的，用戶可以在寬帶窗口觀察信號從起始頻率至終止頻率的整個頻率變化過程，然后在窄帶窗口 中測量信號在終止頻率的變化細節。E5052B的內部系統框圖如下圖所示，DUT（被測物）的信號輸入儀表后，通過功分器分成兩路，上面的一路是寬帶測 試：利用分頻器將輸入頻率分至低頻后直接數模轉換并分析；下面的一路是窄帶測試：輸入信號通過混頻器，頻率搬移至中頻后數模轉換并分析。由于整個處理過程 是并行的，故寬帶窗口與窄帶窗口的時間是同步的。

在寬帶-窄帶模式設置中，需要注意兩個方面：1）設置中的目標頻率（Target Freq）需要與被測信號跳變終止時的頻率一致，而且窄帶窗口的頻率變化需要在窄帶模式的頻率范圍內，否則信號無法在窄帶模式中測量。2）設置中的窄帶頻 率范圍（Freq Range）需要根據用戶所需要的頻率分辨率及時間分辨率進行折衷：因為E5052Ｂ設置的頻率范圍越寬，時間分辨率越高，如在80MHz頻率范圍時，最 高的時間分辨率是8ns，而在1.6MHz頻率范圍時，最高的時間分辨率只有0.13us；但設置的頻率范圍越寬，頻率分辨率卻會越低，如在80MHz 時，最高的頻率分辨率只有7kHz，而在1.6MHz時，分辨率最高可達110Hz。故假如被測信號的跳變速度快，那么儀表的頻率范圍越寬越容易得到較好 的時間測試精度；但是若被測信號跳變速度不快，而且需要得到較好分辨率卻需要頻率范圍越小越好。

通過對頻率范圍的合理設置，用戶可以在較高的頻率分辨率下測量信號的時域變化，如圖4所示。圖4是一個載波為4.6199996GHz，頻率跳變400Hz 的測試結果，其跳變時間是91.3us。圖中窄帶窗口的測試曲線的波紋較大，是由于信號的輸入功率是-24dBm，比儀表所要求的最小輸入功率 -20dBm低所導致的。由此處可以看出，若用戶需要得到最高的測試精度，除了要考慮頻率范圍對時間分辨率和頻率分辨率的影響，輸入功率的大小也不能太低。