隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，工程師面臨著日益復(fù)雜的測試需求。更高的頻率、更寬的帶寬以及復(fù)雜調(diào)制格式（如 OFDM和高階QAM）的廣泛應(yīng)用，要求測試設(shè)備具備更高的精度和靈敏度。信號分析儀作為無線通信測試的核心工具，其靈敏度直接決定了低電平信號檢測和系統(tǒng)性能驗(yàn)證的能力。

【什么是靈敏度】

靈敏度是指信號分析儀檢測和處理低電平信號的能力。它通常以顯示平均噪聲電平（DANL）來表示，單位為dBm/Hz，表示在1赫茲帶寬內(nèi)，頻譜分析儀的噪聲底限。靈敏度越高，頻譜分析儀能夠檢測到的最小信號就越小。這對于無線通信測試尤為重要，隨著信號頻率的提高和帶寬的擴(kuò)展，信號衰減也隨之增加，導(dǎo)致信號強(qiáng)度降低。此外，更復(fù)雜的調(diào)制方式需要更高的信噪比（SNR）才能準(zhǔn)確解調(diào)，避免符號錯(cuò)誤和誤碼率上升。

DANL：DANL 是衡量信號分析儀靈敏度最常用的指標(biāo)，表示信號分析儀噪聲底的幅度，單位為 dBm/Hz。DANL 越低，信號分析儀的靈敏度越高。

動態(tài)范圍：動態(tài)范圍是指信號分析儀能夠處理的最大信號和最小信號的差值。動態(tài)范圍受到靈敏度和失真的限制。在測量中等功率信號時(shí)，需要在優(yōu)化 DANL 和最小化內(nèi)部失真之間取得平衡。

更好的靈敏度對 EVM 測量有直接影響，尤其是在低輸入功率水平下。DANL 的提升可以顯著改善 EVM 測量的準(zhǔn)確性，避免誤判和降低良品率。

【靈敏度的重要性】

隨著 5G、衛(wèi)星通信和 WiFi 7 等新一代無線技術(shù)的興起，信號分析儀的靈敏度變得至關(guān)重要。這些技術(shù)普遍采用 OFDM 調(diào)制方式，具有高數(shù)據(jù)速率、高頻譜效率和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，OFDM 信號具有高峰均功率比（PAPR），需要線性系統(tǒng)才能保證傳輸質(zhì)量。高靈敏度信號分析儀能夠更好地測量低電平信號，從而準(zhǔn)確評估OFDM 信號的質(zhì)量，例如 EVM（誤差矢量幅度）等指標(biāo)，確保無線通信系統(tǒng)的性能。

1、檢測低電平信號：

許多無線通信系統(tǒng)需要檢測和測量非常微弱的信號，例如在5G、衛(wèi)星通信和WiFi7等應(yīng)用。高靈敏度的頻譜分析儀能夠更準(zhǔn)確地檢測這些低電平信號，從而確保系統(tǒng)的性能和可靠性。

2、誤碼率(BER)和誤差矢量幅度(EVM)測量：

在復(fù)雜的調(diào)制方案中，如正交頻分復(fù)用（OFDM），靈敏度對誤碼率和誤差矢量幅度的測量至關(guān)重要。高靈敏度能夠提供更好的信噪比（SNR），從而減少符號錯(cuò)誤和比特錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)性能。

3、動態(tài)范圍：

靈敏度還影響頻譜分析儀的動態(tài)范圍，即能夠處理的最大和最小信號之間的差異。高靈敏度有助于擴(kuò)大動態(tài)范圍，使頻譜分析儀能夠同時(shí)測量強(qiáng)信號和弱信號。

具有高靈敏度的信號分析儀還可以減少對信號放大器的依賴，從而降低測試成本。

【影響靈敏度的因素】

靈敏度受多個(gè)因素的影響，選擇合適的設(shè)置有助于提高頻譜分析儀的靈敏度。

1、前置放大器（Preamp）：

前置放大器可以提高信號電平，從而提高靈敏度。然而，放大器的線性度和噪聲性能對靈敏度有直接影響。高質(zhì)量的前置放大器能夠在提高信號電平的同時(shí)，保持低噪聲和高線性度。

2、衰減器設(shè)置：

加大輸入衰減可以減小輸入信號電平，但對儀器內(nèi)部噪聲影響不大。當(dāng)輸入信號較弱時(shí)，較高的衰減值會導(dǎo)致輸入信噪比下降，進(jìn)而降低靈敏度。優(yōu)化衰減器設(shè)置有助于提高頻譜分析儀的靈敏度。

3、分辨率帶寬（RBW）：

分辨率帶寬決定了頻譜分析儀的頻率分辨率。較窄的RBW可以降低噪聲底限，提高靈敏度，但也會增加測量時(shí)間。選擇合適的RBW是提高靈敏度的關(guān)鍵。

4、噪聲底限擴(kuò)展（NFE）：

NFE是Keysight信號分析儀采用的一種降低噪聲底限的技術(shù)，通過測量和校正頻譜分析儀的噪聲底限，可以顯著提高靈敏度。

左圖：黃色軌跡是未打開NFE的信號，藍(lán)色軌跡是打開NFE后的同一信號

右圖：分別顯示原始信號（未打開NFE、LNP）、打開LNP 和打開 NFE 的測量結(jié)果

選擇高性能的元器件、優(yōu)化信號路徑設(shè)計(jì)、采用噪聲校正技術(shù)等措施，可以有效提高信號分析儀的靈敏度，滿足下一代無線通信測試的需求。