新方法詳解噪聲源的傳遞函數-云帆興燁

噪聲源的傳遞函數

與方波源相比，寬帶白噪聲源的功率密度在頻率上相對恒定，高頻時的信號功率更高，在整個頻率范圍內提供恒定的信噪比。

實際上，寬帶噪聲源同時探測所有頻率，只有在頻域中查看時，我們才會看到所有頻率成分。

我們用于測量測量系統傳遞函數的方法可應用于任何測量系統：

1.使用最高采樣率，直接測量噪聲源的電壓噪聲并計算FFT，這給出了FFT的最高頻率上限

2.選擇一個時基，用于定義合理的頻率分辨率

3.將FFT平均300次以降低固有噪聲并獲得更平滑的信號

4.將其存儲為參考信號

5.接入待測的探頭-線纜系統，并使用相同的設置測量其頻譜

6.在對數坐標中，從DUT頻譜中減去參考頻譜，此差值來自于測量系統的傳遞函數變化

7.使用此方法探索系統的傳遞函數

第一步是表征噪聲源，此示例中使用的示波器力科WavePro HD 804最高采樣率為20 GS/s，受限于奈奎斯特采樣率，FFT中的最高頻率為10GHz，時基為設置為100 nsec/div，頻譜中的頻率分辨率為1MHz，這些是基礎設置。

使用von Hann窗函數計算FFT，圖顯示的是時域信號和單次掃描的FFT及300次平均后的FFT,平均后的頻譜是參考頻譜。

如果我們假設示波器的固有傳遞函數是平坦的，則噪聲源頻譜的測量結果表明噪聲源不是完全平坦的頻率響應，它的幅度變化約為+/- 3dB。但它在高頻率時，具有很高的能量。頻譜中8 GHz以上的滾降是對示波器8 GHz額定帶寬的直接測量，這是使用VNA無法測量的。

圖中最上方的圖是測量的頻譜減去參考頻譜后計算到的歸一化傳遞函數，在這個例子中，它是一個平坦的0 dBm，因為我們正在查看參考噪聲源與自身相比。

許多示波器都提供前端濾波器以降低測量帶寬，當信號帶寬較低時，降低示波器帶寬將減小高頻噪聲，增加測量的SNR，圖3是示波器帶寬設置為4GHz的系統的傳遞函數示例。

后面我們會介紹使用此技術深入了解常見的測量應用，包括：

?示波器的輸入耦合設置

?不同電纜和前端的影響

?在最佳情況和典型條件下，10x無源探頭的影響