隨著無線通信技術的迅猛進步，工程師們面臨著測試需求日益復雜化的挑戰。市場對更高頻率、更寬帶寬以及如OFDM和高階QAM這類復雜調制格式的需求不斷增加，這迫使測試設備需具備更高的精度與靈敏度以適應行業發展。作為無線通信測試中不可或缺的核心工具，信號分析儀的靈敏度對于低電平信號的檢測能力和系統性能驗證至關重要。因此，提升信號分析儀的性能成為滿足當前測試要求的關鍵所在。

【什么是靈敏度】

靈敏度是衡量信號分析儀檢測和處理低電平信號能力的關鍵指標，通常通過顯示平均噪聲電平（DANL）來量化，其單位為dBm/Hz，反映了頻譜分析儀在1赫茲帶寬內的噪聲底限。較高的靈敏度意味著頻譜分析儀能夠探測到更為微弱的信號。這對于無線通信測試尤為重要，因為隨著信號頻率的升高與帶寬的增寬，信號衰減加劇，導致信號強度下降。此外，更加復雜的調制方案要求有更高的信噪比（SNR）以確保準確解調，防止符號錯誤的發生并減少誤碼率。因此，提升靈敏度不僅有助于捕捉微弱信號，也是保證高質量通信不可或缺的一部分。

DANL：DANL（顯示平均噪聲電平）是評估信號分析儀靈敏度的最常用指標，用來表示信號分析儀的噪聲底限幅度，單位為dBm/Hz。一般來說，DANL值越低，表示信號分析儀的靈敏度越高，意味著它能夠檢測到更微弱的信號。

動態范圍：動態范圍指的是信號分析儀能夠有效處理的最大信號與最小信號之間的差值。這一范圍受到設備靈敏度和失真水平的限制。當測量中等功率信號時，需在優化顯示平均噪聲電平（DANL）以提高低電平信號檢測能力，與最小化內部失真以確保高電平信號處理質量之間取得平衡。這樣，才能保證信號分析儀在整個動態范圍內提供準確可靠的測量結果。

提高靈敏度對EVM（誤差矢量幅度）測量具有直接且積極的影響，尤其在低輸入功率水平的情況下。通過降低顯示平均噪聲電平（DANL），可以顯著提升EVM測量的準確性，有效避免誤判情況的發生，并防止因測量不準而導致的產品良品率下降。優化DANL有助于實現更精確的信號分析，尤其是在處理微弱信號時更為關鍵。

【靈敏度的重要性】

隨著5G、衛星通信以及WiFi 7等新一代無線技術的興起，信號分析儀的靈敏度變得尤為重要。這些先進技術通常采用OFDM（正交頻分復用）調制方式，以實現高數據速率、高效的頻譜使用以及強大的抗干擾能力。然而，OFDM信號具有較高的峰均功率比（PAPR），這要求傳輸系統必須具備良好的線性度才能維持傳輸質量。在這種情況下，擁有高靈敏度的信號分析儀能夠更精確地測量低電平信號，這對于準確評估OFDM信號的質量——如EVM（誤差矢量幅度）等關鍵指標——至關重要，從而確保無線通信系統的整體性能和可靠性。因此，提升信號分析儀的靈敏度不僅有助于提高信號檢測的準確性，也是保障現代無線通信系統高效運作的基礎。

1

檢測低電平信號：

許多無線通信系統，如5G、衛星通信以及WiFi7應用中，需要對極其微弱的信號進行檢測與測量。采用高靈敏度頻譜分析儀能夠更精確地探測這些低強度信號，這對于保證系統的性能和可靠性至關重要。通過使用這類先進設備，可以有效提升對復雜通信環境中信號處理的能力，進而推動技術的發展與應用。

2

誤碼率(BER)和誤差矢量幅度(EVM)測量：

在復雜的調制方案中，例如正交頻分復用（OFDM）技術，靈敏度對于誤碼率和誤差矢量幅度的測量至關重要。高靈敏度能夠提供更佳的信噪比（SNR），從而有效減少符號錯誤和比特錯誤的發生，顯著提升系統性能。通過優化這些關鍵參數，可以進一步增強通信系統的可靠性和數據傳輸效率。

3

動態范圍：

靈敏度還對頻譜分析儀的動態范圍產生影響，即它能夠處理的最大信號與最小信號之間的幅度差異。較高的靈敏度有助于擴展這一動態范圍，使得頻譜分析儀能夠在同一時間內準確測量從極強到極弱的信號。這不僅提升了分析的精確度，也增強了設備在復雜信號環境中的適用性。

具備高靈敏度的信號分析儀能夠減少對信號放大器的依賴，進而降低測試成本。這種高效能設備通過直接提升對微弱信號的檢測能力，避免了額外放大步驟的需求，簡化了測試流程并節約了開支。

【影響靈敏度的因素】

靈敏度受多個因素的影響，選擇合適的設置有助于提高頻譜分析儀的靈敏度。

1

前置放大器（Preamp）：

前置放大器能夠提升信號電平，從而增強系統的靈敏度。然而，其線性度和噪聲性能直接決定了靈敏度的優劣。高質量的前置放大器在提高信號電平的同時，還能確保低噪聲和高線性度，進而實現在不損害信號質量的前提下大幅提升系統靈敏度。這種高性能的前置放大器對于精確測量至關重要，尤其在處理微弱信號時表現得更為明顯。

2

衰減器設置：

增加輸入衰減可以降低輸入信號的電平，但這對儀器內部噪聲的影響相對較小。然而，當輸入信號較弱時，較高的衰減值會導致輸入信噪比（SNR）下降，從而影響靈敏度。通過優化衰減器的設置，可以有效提升頻譜分析儀的靈敏度，確保在處理微弱信號時仍能保持較高的性能和精確度。合適的衰減器配置對于維持和提升測量設備的整體效能至關重要。

3

分辨率帶寬（RBW）：

分辨率帶寬（RBW）直接影響頻譜分析儀的頻率分辨率。采用較窄的RBW可以有效降低噪聲底限，進而提升靈敏度，但這一做法也會延長測量時間。因此，選擇一個合適的RBW是在保證測量效率的同時提高靈敏度的關鍵。通過精心調整RBW設置，可以在靈敏度和測量速度之間找到最佳平衡點，從而優化分析結果。

4

噪聲底限擴展（NFE）：

NFE是Keysight信號分析儀中采用的一種先進技術，旨在降低噪聲底限。通過對頻譜分析儀的噪聲底限進行精確測量和校正，NFE技術能夠顯著提升分析儀的靈敏度。這種方法不僅改善了微弱信號的檢測能力，還提高了整體測量的準確性和可靠性。

左圖：黃色軌跡是未打開NFE的信號，藍色軌跡是打開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 的測量結果

選擇高性能的元器件、優化信號路徑設計、采用噪聲校正技術等措施，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。