新方法详解噪声源的传递函数-云帆兴烨

噪声源的传递函数

与方波源相比，宽带白噪声源的功率密度在频率上相对恒定，高频时的信号功率更高，在整个频率范围内提供恒定的信噪比。

实际上，宽带噪声源同时探测所有频率，只有在频域中查看时，我们才会看到所有频率成分。

我们用于测量测量系统传递函数的方法可应用于任何测量系统：

1.使用最高采样率，直接测量噪声源的电压噪声并计算FFT，这给出了FFT的最高频率上限

2.选择一个时基，用于定义合理的频率分辨率

3.将FFT平均300次以降低固有噪声并获得更平滑的信号

4.将其存储为参考信号

5.接入待测的探头-线缆系统，并使用相同的设置测量其频谱

6.在对数坐标中，从DUT频谱中减去参考频谱，此差值来自于测量系统的传递函数变化

7.使用此方法探索系统的传递函数

第一步是表征噪声源，此示例中使用的示波器力科WavePro HD 804最高采样率为20 GS/s，受限于奈奎斯特采样率，FFT中的最高频率为10GHz，时基为设置为100 nsec/div，频谱中的频率分辨率为1MHz，这些是基础设置。

使用von Hann窗函数计算FFT，图显示的是时域信号和单次扫描的FFT及300次平均后的FFT,平均后的频谱是参考频谱。

如果我们假设示波器的固有传递函数是平坦的，则噪声源频谱的测量结果表明噪声源不是完全平坦的频率响应，它的幅度变化约为+/- 3dB。但它在高频率时，具有很高的能量。频谱中8 GHz以上的滚降是对示波器8 GHz额定带宽的直接测量，这是使用VNA无法测量的。

图中最上方的图是测量的频谱减去参考频谱后计算到的归一化传递函数，在这个例子中，它是一个平坦的0 dBm，因为我们正在查看参考噪声源与自身相比。

许多示波器都提供前端滤波器以降低测量带宽，当信号带宽较低时，降低示波器带宽将减小高频噪声，增加测量的SNR，图3是示波器带宽设置为4GHz的系统的传递函数示例。

后面我们会介绍使用此技术深入了解常见的测量应用，包括：

•示波器的输入耦合设置

•不同电缆和前端的影响

•在最佳情况和典型条件下，10x无源探头的影响