當(dāng)你的頻譜分析儀沒(méi)有跟蹤信號(hào)源時(shí)，可以使用一款低成本噪聲信號(hào)源來(lái)對(duì)射頻器件進(jìn)行特性測(cè)試。本文將介紹具體方法。

低成本頻譜分析儀通常不帶跟蹤信號(hào)源，也就沒(méi)有能跟隨分析儀掃頻的信號(hào)源。缺少跟蹤信號(hào)源會(huì)讓部分測(cè)量難以進(jìn)行。不過(guò)，你可以使用低成本噪聲信號(hào)源來(lái)測(cè)試濾波器、放大器及同軸電纜損耗。實(shí)際上，它們可以作為標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀使用（無(wú)相位信息）。

本文將介紹如何用噪聲源替代跟蹤信號(hào)源。

圖 1 是一款典型的寬帶噪聲源模塊。可在亞馬遜購(gòu)買(mǎi) [1]，這款寬帶噪聲源能產(chǎn)生從近直流到 2 GHz 的寬頻段射頻信號(hào)。模塊設(shè)計(jì)為 12 V 供電，但我實(shí)測(cè) 5 V 也能正常工作。我注意到放大器發(fā)熱比較明顯。

噪聲源模塊

圖 1. 該模塊可產(chǎn)生寬帶射頻噪聲（圖片來(lái)源：肯尼斯?懷亞特）

噪聲由齊納二極管或肖特基二極管加偏置產(chǎn)生，形成低電平寬帶噪聲。模塊將該噪聲電壓經(jīng)過(guò)三級(jí)寬帶放大器放大，最終接入 50 Ω 匹配網(wǎng)絡(luò)。在圖 1 中，噪聲二極管位于模塊左下角，三級(jí)放大器位于二極管與右側(cè)射頻輸出端口之間。

由于噪聲具有隨機(jī)性，很難在示波器上穩(wěn)定捕獲噪聲電壓波形。不過(guò)我成功觸發(fā)捕獲到一個(gè)上升沿約 500 ps 的周期。我使用的是羅德與施瓦茨 MXO38 示波器（8 通道、12 位、1 GHz 帶寬），頻譜圖顯示有效寬帶輻射可超過(guò) 1 GHz（圖 2）。

噪聲源頻譜響應(yīng)

圖 2. 示波器顯示寬帶噪聲電壓與頻譜響應(yīng)（圖片來(lái)源：肯尼斯?懷亞特）

噪聲源應(yīng)用

我改用鼎陽(yáng) SSA3032X 頻譜分析儀，以便捕獲多張頻譜圖。我們將測(cè)量腔體諧振和幾款濾波器的響應(yīng)特性。

腔體諧振

我們使用之前演示鐵氧體吸波材料性能時(shí)用過(guò)的 “餅干盒” 腔體諧振演示裝置（圖 3）[2]，展示噪聲源如何識(shí)別結(jié)構(gòu)諧振。

回顧一下：餅干盒蓋子上裝有兩個(gè) BNC 接頭，內(nèi)導(dǎo)體焊接短探針（約 1 cm）。探針位置不重要。一端接噪聲源，另一端接頻譜分析儀輸入。

噪聲源與示波器測(cè)試裝置

圖 3. 我用這套裝置測(cè)量餅干盒的腔體諧振（圖片來(lái)源：肯尼斯?懷亞特）

諧振公式在文獻(xiàn) [2] 中已有介紹，圓形腔體基波諧振頻率為 1.275 GHz。

圖 4 是實(shí)測(cè)截圖，標(biāo)記點(diǎn)在峰值 1.23 GHz 處。黃色曲線為噪聲源關(guān)閉時(shí)的底噪基線。

腔體諧振頻率

圖 4. 截圖顯示腔體諧振頻率為 1.23 GHz（圖片來(lái)源：肯尼斯?懷亞特）

掃描接收機(jī)濾波器

這款接收機(jī)濾波器設(shè)計(jì)用于通過(guò)：

• 低頻 VHF（30–50 MHz）

• 高頻 VHF（140–174 MHz）

• UHF（420–512 MHz）

并抑制 AM/FM 廣播、電視等強(qiáng)干擾信號(hào)。

圖 5 為測(cè)試方案：噪聲源輸入濾波器，濾波器輸出接頻譜儀。

噪聲源測(cè)濾波器

圖 5. 用噪聲源測(cè)試掃描接收機(jī)濾波器特性（圖片來(lái)源：肯尼斯?懷亞特）

圖 6 可見(jiàn)兩個(gè)被抑制的頻段，標(biāo)記點(diǎn)位于低頻 VHF 與高頻 VHF 的頻段邊緣。陷波深度約 20 dB。黃色曲線為測(cè)量底噪。

VHF 陷波濾波器頻譜響應(yīng)

圖 6. 掃描接收機(jī)濾波器頻譜特寫(xiě)，顯示被抑制的頻段（圖片來(lái)源：肯尼斯?懷亞特）

FM 廣播陷波濾波器

測(cè)量方法與上面類似，只是改用 Mini-Circuits ZX75BS-88108-S+ FM 廣播頻段阻帶濾波器 [3]。

圖 7 為測(cè)試裝置。在大功率 FM 電臺(tái)附近使用頻譜分析儀時(shí)，該濾波器可有效防止前端過(guò)載。

噪聲源濾波器響應(yīng)

圖 7. 該濾波器對(duì) FM 廣播頻段信號(hào)進(jìn)行衰減（圖片來(lái)源：肯尼斯?懷亞特）

在圖 8 中，可以清晰看到阻帶濾波器的上下限頻率：81 MHz 和 108 MHz。黃色曲線為測(cè)量底噪。

濾波后噪聲源頻譜

圖 8. 標(biāo)記點(diǎn)顯示 FM 阻帶濾波器的頻帶邊緣響應(yīng)（圖片來(lái)源：肯尼斯?懷亞特）

總結(jié)

對(duì)于不帶跟蹤信號(hào)源的頻譜分析儀，這種寬帶射頻噪聲源價(jià)格親民，可用于多種射頻測(cè)量，包括濾波器、放大器響應(yīng)測(cè)試。

雖然它不具備矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的動(dòng)態(tài)范圍，但在應(yīng)急場(chǎng)景下，可用于識(shí)別或驗(yàn)證大量器件的射頻特性。