频谱分析仪动态范围受哪些因素限制？

汇盛仪器

频谱分析仪的动态范围主要受限于以下四个核心因素：  
​​1.噪声基底  
​​定义​​：仪器内部电子元件产生的固有噪声功率。  
​​限制机制​​：  
小信号若接近或低于噪声基底，会被噪声淹没无法检测。  
​​关键公式​​：  
DANL=-174dBm/Hz+10×log(RBW)+噪声系数  
降低噪声基底方法：  
​​缩窄分辨率带宽（RBW）​​（RBW减半→噪声降3dB）  
​​启用前置放大器​​（降低系统噪声系数，但可能压缩最大输入功率）  
​​2.三阶交调失真（TOI）​​  
​​定义​​：当两个强信号输入时，混频器非线性产生的虚假频率分量（如2f₁-f₂）。  
​​限制机制​​：  
大信号输入时，失真产物功率急剧上升，可能掩盖真实小信号。  
​​动态范围公式​​：  
无杂散动态范围（dB）=2/3×(三阶截点功率-噪声基底)  
​​改善方法​​：  
​​增加输入衰减器​​（降低混频器输入功率，减少失真）  
​​避免输入信号>-30dBm​​  
​​3.相位噪声​​  
​​定义​​：本振（LO）频率不稳定导致的频谱扩散现象（单位dBc/Hz）。  
​​限制机制​​：  
强信号的相位噪声会抬高邻近频段的噪声基底，使得相邻频点的小信号无法分辨（尤其影响5G/雷达信号的邻道泄漏测试）。  
​​改善方法​​：  
选用低相位噪声本振的仪器（高端型号可达-140dBc/Hz@10kHz偏移）  
​​4.ADC量化限制​​  
​​问题​​：模数转换器（ADC）的有限位数导致小信号被量化噪声掩盖。  
​​理论极限​​：  
动态范围≤6.02×N+1.76dB（N为ADC位数，如14位ADC≈86dB）。  
​​实际影响​​：  
高频信号或低幅度信号测量时，有效动态范围显著低于标称值。

zhouwuq

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keye4

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