Warum ist dies der maximale Dynamikbereich in einem Spektrumanalysator?

In Keysights beliebtem AN 150 gibt es eine grafische Darstellung der Amplituden von Rauschen und Oberwellen über dem Pegel des Eingangssignals am Mischpult (Seite 57).

Dort heißt es, dass der maximale n-te Dynamikbereich am Schnittpunkt der Rausch- und der n-ten Oberschwingungslinie gegeben ist (dh wenn sowohl das Rauschen als auch die n-te Oberschwingung die gleiche Amplitude haben).

Es fällt mir schwer zu verstehen, warum das so ist. Wie ich es sehe, kann man den Pegel des Mischpulteingangs ändern, um eine Art Kompromiss zwischen SNR und harmonischer Verzerrung einzugehen. Welche Kriterien werden also befolgt, um festzustellen, dass der Dynamikbereich maximal ist, wenn beide Effekte gleichermaßen relevant sind?

Der Mischerpegel ergibt sich aus Eingangssignal und Abschwächer und Filter BW. Das Dämpfungsglied stellt sicher, dass der Pmax-Eingang nicht überschritten wird. Dann bestimmt die Auswahl von Resolution BW diesen maximalen Dynamikbereich.

Antworten (2)

Das Signal-Rausch-Verhältnis verschlechtert sich mit sinkendem Signalpegel.

Das Signal-zu-Verzerrungs-Verhältnis verschlechtert sich mit steigendem Signalpegel.

Der Dynamikbereich ist das Verhältnis des Signalpegels zu unerwünschten Signalen, Rauschen oder Verzerrungen.

Daher gibt es einen Signalpegel, bei dem diese beiden unerwünschten Signale gleich sind. Auf beiden Seiten dieses Pegels wird das eine oder andere unerwünschte Signal schlimmer und dominiert. Auf dieser Ebene ist der Dynamikbereich am besten.

Beachten Sie, dass der Rauschpegel von der Auflösungsbandbreite abhängt, der Verzerrungsgrad jedoch nicht. Der optimale Dynamikbereich ändert sich daher mit der Bandbreite.

Bei Verzerrungen zweiter Ordnung beträgt die Verbesserung die Hälfte der Änderung des Grundrauschens; für Verzerrungen dritter Ordnung zwei Drittel der Änderung des Grundrauschens.
... wenn die Verzerrung durch einen Befehl angemessen modelliert wird, was oft genug wahr ist, um die Menschen in einem falschen Gefühl der Sicherheit zu wiegen, wenn dies nicht der Fall ist.

Ihr Spektrumanalysator kann nicht zwischen Signal-, Rausch- und Verzerrungskomponenten unterscheiden – er misst nur die Leistung. Wenn Sie versuchen, das Signal zu reduzieren, um die Verzerrung zu reduzieren, dominiert das Rauschen und Ihr SNR sinkt (da das Rauschen gleich bleibt, aber das Signal schwächer ist). Wenn Sie das Signal erhöhen, haben Sie mehr SNR am Eingang, aber die Nichtlinearität des Mischers führt zu größeren Ausgangsspuren, und da diese Komponenten schneller ansteigen als das Signal (wenn Sie die Signalleistung verdoppeln, steigt die Leistung in der Verzerrung stärker an als das Doppelte), sinkt Ihr SNR immer noch (hier stellt die Rauschkomponente auch die Verzerrung dar und wird daher oft als "SINAD" für Signal-zu-Rauschen-und-Verzerrung bezeichnet.

Wie gesagt, Ihr Spektrumanalysator kann den Unterschied zwischen Rauschen und Verzerrung nicht erkennen, das eine zu reduzieren, um das andere zu verbessern, ist sinnlos (da Sie am Ende immer noch die gleiche Menge an unerwünschter Leistung haben).

Mit anderen Worten, Ihre Aussage

Wie ich es sehe, kann man den Pegel des Mischpulteingangs ändern, um eine Art Kompromiss zwischen SNR und harmonischer Verzerrung einzugehen.

Ist falsch - der Mixer hat dort seine optimale Leistungsstufe, und eine Erhöhung führt daher nicht zu einer Leistungssteigerung.

Warum ist dies der maximale Dynamikbereich in einem Spektrumanalysator?
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