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V/UHF监测系统 非线性特性的可视化分析

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作者：平峰; 金国娟
随着VHF/UHF接收机灵敏度的不断提高，监测能力不断增强，监测系统的非线性干扰问题也逐渐凸显出来 。
一个优良的监测系统不但要有监测微弱信号的能力，而且要有对虚假信号的免疫能力 。虚假信号通常是远离接收机调谐频率的大信号相互之间因非线性作用而产生的 。无线电监测人员需要了解所使用监测系统的非线性特性对监测工作的影响程度 。本文为此进行了一系列的实验，对监测系统非线性特性进行了直观的可视化分析 。
V/UHF监测系统非线性特性及动态范围
监测系统的非线性特性是指监测系统产生的虚假响应，是馈线、接收机、放大器以及其他附件的非线性特性的总和 。相位噪声、三阶互调以及高阶互调失真、信号压缩等影响可参考接收机的方法 。监测系统非线性动态范围是有效的输入信号范围，可采用“无杂散动态范围”（SFDR，spuriousfreedynamicrange）的概念 。这里用“无杂散动态范围”来表示整个动态范围的一部分，是指当两个等功率信号输入时，没有超过噪底3dB的虚假信号的范围 。输人信号下限灵敏度为Pin,min，输入信号的上限为Pin,max 。规定此输入信号在输出端引起的三阶互调失真分量（Po3）折合到输入端恰好等于基底噪声（Gp是功率增益），则无杂散动态范围定义为:
① 。
由系统的基底噪声Pt和所要求的输出信噪比(SNR)o,min可以求出灵敏度，而由系统的三阶互调失真IP3和基底噪声Pt可以求出Pin,max 。无杂散动态范围以对数形式表示的动态范围为:
DRf=2/3（IP3-NF-10logB 174dBm）② 。
NF:噪声系数，dB 。
V/UHF监测系统非线性动态范围的可视化分析
本次研究注重不同信号强度下V/UHF监测系统反映出来的不同非线性现象，如明显的相位噪声、三阶互调失真信号、底噪的明显恶化、杂波等，分析各种不同非线性现象的数据 。此外，分析了不同频率范围对监测系统的非线性现象的影响 。
2.1测试方法
两个标准信号源SMIQ（合路器与馈线衰减量4dB）同时向监测系统输入射频信号，输入口为监测系统接收机天线口，测试信号频率f1、f2分别为400MHz和400.1MHz,信号强度分别为-90 dBm～0 dBm进行连续的加载测试 。测试得到各输入信号强度时的中频频谱图，同时又输入30 MHz～1000 MHz之间不同频点，测试不同频点出现的三阶互调现象电平值 。系统测试流程详见图1 。
图1; 测试流程框图
2.2测试过程
本次测试将信号强度分别为-90dBm～0dBm进行连续加载，得到各输入信号强度时的中频频谱图，具体如下所示 。
（1）输入信号强度为-90dBm，输出信号如图所示 。
（2）输入信号强度为-30dBm，输出信号如图所示 。
（3）继续增加信号强度至-21dBm，这时输出信号如图所示 。
（4）增加输入信号强度至0dBm，输出信号如图所示 。
（5）测试不同频率范围出现的三阶互调电平值 。测试数据如表1所示 。

;测试结果分析
从以上不同信号强度所得的中频频谱图和不同频率范围出现的三阶互调电平测试值，我们分析总结出以下四个结论 。
3.1结论一
从图2显现的中频频谱图看，当输入信号较小时，由于没有非线性特性的影响，各项显示参数正常，其中底噪约为-8dBμv，四周没有明显的互调产物以及相位噪声等非线性 。
此监测系统在中频带宽为1000kHz（为中频显示带宽，不是分辨率带宽）时的本底噪声-8dBμv，按照输入电阻50Ω计算，得到-115dBm的电平值 。
S=-174dBm NF 10logB K③ 。
S:灵敏度，dBm;
-174dBm:是室温下，1Hz带宽的热噪声（KTB）;

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