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| 来自北京
动态范围是什么？不同的测试仪器对动态范围的定义也不同。
网络分析仪动态范围
什么是网络分析仪动态范围？
网络分析仪 (VNA)
简单解释，网络分析仪的动态范围就是可以测量的范围，具体为：
–P最大值：表示可以测量的最高技术指标。
–P参考值：表示标称指标。
–P最小值：表示系统可以测量最小指标。 网络分析仪动态范围的两个常用定义是：
– 动态范围 = P最大值 – P最小值
– 系统动态范围 = P参考值 – P最小值
可获得的动态范围取决于测量应用，如图 1 所示。
图 1 动态范围定义
可获得的动态范围取决于测量应用，如图 1 所示。
– 系统动态范围：无需放大即可实现的动态范围，例如 测量衰减器和滤波器等无源元件时。
– 接收机的动态范围：如果把接收机看作是一个系统， 那么它就是这个系统的真实动态范围。要实现接收机 的全动态范围，可能需要用到放大器。这可以是被测器件或者是添加到测量系统的外部放大器。
如何改善网络分析仪动态范围？
在某些测量情况下需要提高网络分析仪的动态范围，使其超过使用默认设置时获得的电平。本底噪声决定了仪器可以测量的最小功率电平，从而限制了它的动态范围。使用平均值或降低 系统 IF 带宽（IF BW）可以改善本底噪声。
平滑处理法（Smoothing）是另一种常被认为类似于平均值和 IF BW 调整的技术，但它不会降低本底噪声。平滑处理法是对格式化数据的邻点进行平均，类似于视频过滤。迹线到迹线（或扫描到扫描）取平均值时，针对的是预先格式化的矢量数据，因此它实际上会降低噪声功率。这种关键差异导致平滑处理时无法降低本底噪声，尽管它确实在迹线上减少了噪声峰峰值的微小变化。
了解和改善网络分析仪的动态范围 | Keysight频谱仪动态范围
谱仪动态范围是指频谱仪同时分析大信号和小信号的能力。
频谱分析仪（信号分析仪）动态范围是频谱仪一个非常重要的指标。它是指频谱分析仪在设置不变的条件下同时准确测试的最大最小幅值的范围（幅度差距），“动态”表明这个范围并不是固定不变的，它依赖于实际所要进行的测量，也就是这个动态要看测量的目标是什么。
频谱分析仪
动态范围受到四个因素影响：
1、输入混频器的失真；
2、系统的宽带本底噪声（灵敏度）；
3、分辨率带宽大小；
4、本地振荡器的相位噪声。 动态范围受到几个因素的影响，一个是混频器的失真，主要指的是二阶和三阶的谐波失真，还有系统的底噪。
而小信号受限于底噪，大信号受限于失真，失真决定了动态范围的上限，底噪决定了动态范围的下限。
频率相近较近时，还受到本振的相噪影响。接下来分别分析这几个因素的影响：
我们刚才分析了混频器的二阶和三阶失真曲线，如果将噪声也画在同一个图中，纵坐标是基波信号电平和本底噪声的差（信噪比），混频器电平变化1dB，信噪比也变化1dB，所以斜率为1. 因为电平对失真和噪声的作用是相反的，所以两曲线交汇点为最佳混频器电平，此时动态范围最大。
2. 影响动态范围的因素：分辨率带宽 RBW (Resolution Bandwidth)
频谱分析仪的平均噪声限制了小信号的测量，动态范围与噪声的关系变为基波信号和本底噪声之间的信噪比，其中基波信号的失真分量是我们想要测量的。
上图显示了某一分辨率带宽时的动态范围，如果我们画出不同的分辨率带宽RBW下的噪声曲线，可以看到，减小RBW可以优化动态范围。我们无疑可以通过减小分辨率带宽来改善动态范围。但降低的本底噪声和动态范围改善之间并没有一一对应的关系。对于二阶失真，动态范围的改善是本底噪声变化的一半；对于三阶失真，动态范围的改善则为本底噪声变化的 2/3。如下图所示。
分辨率带宽减少10倍，电平减少10dB，RBW影响着DANL和相位噪声能够到达的最低水平，决定了动态范围的下限。
3. 影响动态范围的因素：相位噪声
同时观察大信号和小信号，可以看到，当距离基波较近时，小信号会淹没在相噪中。
当我们将相噪，底噪，失真曲线画在同一个图中，可以看到，当相噪比底噪差时，动态范围的上限是相噪和失真曲线的交点。
本振的相位噪声只影响三阶失真测量，例如，假设我们对一个放大器进行双音三阶失真的测量，测试的双音频率间隔为 10 kHz。三阶失真分量与测试音也相隔 10 kHz。在这个测量中，我们也许会想到用 1 kHz 的分辨率带宽。参见下图，并允许噪声曲线有 10 dB 的下降，会得到一个约 88 dB 的最大动态范围。
然而，若假设在 10 kHz 频偏处的相位噪声是 -80 dBc，那么 80 dB 就成为这次测试中动态范围的极限值。如图所示。
本振的相位噪声(近端特性)：高于DANL的相位噪声，决定了近端动态范围下限；
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怎样为失真测量优化频谱分析仪的动态范围?
与信号测量相关的一个问题是区别较大的基调信号与较小的失真产物的能力。频谱分析仪的动态范围规定了频谱分析仪辨别信号和失真、信号和噪声或信号与相位噪声的最大能力范围。
在测量信号和失真时，混频器电平决定了频谱分析仪的动态范围。对动态范围进行优化的混频器电平，由频谱分析仪的2次谐波失真、三阶交调失真和显示平均噪声级(DANL)确定。可根据这些指标绘制内部产生的失真和噪声与 混频器电平的关系图。
下图标出了-40 dBm混频器电平处-75 dBc 2次谐波失真点，-30 dBm混频器电平处-85 dBc三阶失真点，以及10 kHz RBW时的-110 dBm噪声本底。2次谐波失真线的斜率为1，因为混频器基波电平每增加1 dB，SHD要增加2 dB。但由于失真是由基波与失真分量之差确定，因此其变化仅1 dB。同样，绘出的三阶失真的斜率为2。对于混频器电平每1 dB的变化，三阶分量改变3 dB，即相对为2 dB。通过把混频器电平设置在二阶或三阶失真等于噪声基底处，即可得到最大的二阶和三阶动态范围，图中标出了了相应的混频器电平。
动态范围— 失真和噪声
必须通过压窄分辨率带宽增加动态范围。如图所示，当RBW设置从10 kHz降到1 kHz时，动态范围增加。注意对于二阶失真是增加5 dB，三阶失真是6 dB。
用降低分辨率带宽改进动态范围
最后一点是互调失真的动态范围受频谱分析仪相位噪声影响，因为不同频谱成分(被测试频谱和失真产物)的频率间距就等于被测谱线的间距。下图给出了对于相隔10 kHz的被测谱线，用1 kHz分辨率带宽得到噪声曲线。如果10 kHz处的相噪只有-80 dBc，那么对于这一测量，80 dB就成为动态范围的最终极限，而不再是如图3所示的最大88 dB动态范围。
相位噪声限制三阶交调分量测试
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