Почему это максимальный динамический диапазон анализатора спектра?

В популярном AN 150 компании Keysight есть график зависимости амплитуд шума и гармоник от уровня входного сигнала на смесителе (стр. 57).

Там указано, что максимальный n-й динамический диапазон дается на пересечении линий шума и n-й гармоники (т.е. когда и шум, и n-я гармоника имеют одинаковую амплитуду).

Мне трудно понять, почему это так. Насколько я понимаю, можно изменить уровень входа микшера, чтобы выполнить своего рода компромисс между SNR и гармоническими искажениями. Итак, какие критерии используются, чтобы утверждать, что когда оба эффекта одинаково важны, динамический диапазон максимален?

Уровень микшера является результатом входного сигнала, аттенюатора и фильтра BW. Аттенюатор гарантирует, что вход Pmax не будет превышен. Затем выбор разрешения BW определяет этот максимальный динамический диапазон.

Ответы (2)

Соотношение сигнал/шум ухудшается по мере падения уровня сигнала.

Соотношение сигнал/искажение ухудшается по мере увеличения уровня сигнала.

Динамический диапазон — это отношение уровня сигнала к любому нежелательному сигналу, шуму или искажению.

Поэтому существует уровень сигнала, при котором эти два нежелательных сигнала равны. По обе стороны от этого уровня тот или иной нежелательный сигнал ухудшается и доминирует. На этом уровне динамический диапазон является лучшим.

Обратите внимание, что уровень шума зависит от ширины полосы разрешения, а уровень искажений — нет. Таким образом, оптимальный уровень динамического диапазона изменяется в зависимости от полосы пропускания.

Для искажения второго порядка улучшение составляет половину изменения минимального уровня шума; для искажения третьего порядка две трети изменения уровня шума.
... когда искажение адекватно моделируется приказом, что достаточно часто верно, чтобы убаюкивать людей ложным чувством безопасности, когда это не так.

Ваш анализатор спектра не может различать компоненты сигнала, шума и искажения — он просто измеряет мощность. Если вы попытаетесь уменьшить сигнал, чтобы уменьшить искажение, шум будет преобладать, и отношение сигнал-шум упадет (поскольку шум останется прежним, но сигнал станет слабее). Если вы увеличиваете сигнал, у вас больше SNR на входе, но нелинейность смесителя приводит к большим выходным паразитным помехам, и, поскольку эти компоненты растут быстрее, чем сигнал (если вы удваиваете мощность сигнала, мощность искажения увеличивается больше). чем вдвое) ваш SNR по-прежнему уменьшается (здесь шумовая составляющая также представляет собой искажение и, следовательно, часто называется «SINAD» для отношения сигнал-шум-и-искажение.

Опять же, как я уже сказал, ваш анализатор спектра не может определить разницу между шумом и искажением, уменьшение одного для улучшения другого бессмысленно (поскольку в итоге вы все равно получите такое же количество нежелательной мощности).

Другими словами, ваше утверждение

Насколько я понимаю, можно изменить уровень входа микшера, чтобы выполнить своего рода компромисс между SNR и гармоническими искажениями.

Неверно - микшер там находится на оптимальном уровне мощности, и, таким образом, увеличение мощности не приведет к увеличению производительности.