随着无线通信技术的快速发展，工程师面临着日益复杂的测试需求。更高的频率、更宽的带宽以及复杂调制格式（如 OFDM和高阶QAM）的广泛应用，要求测试设备具备更高的精度和灵敏度。信号分析仪作为无线通信测试的核心工具，其灵敏度直接决定了低电平信号检测和系统性能验证的能力。
【什么是灵敏度】
灵敏度是指信号分析仪检测和处理低电平信号的能力。它通常以显示平均噪声电平（DANL）来表示，单位为dBm/Hz，表示在1赫兹带宽内，频谱分析仪的噪声底限。灵敏度越高，频谱分析仪能够检测到的最小信号就越小。这对于无线通信测试尤为重要，随着信号频率的提高和带宽的扩展，信号衰减也随之增加，导致信号强度降低。此外，更复杂的调制方式需要更高的信噪比（SNR）才能准确解调，避免符号错误和误码率上升。
DANL：DANL 是衡量信号分析仪灵敏度最常用的指标，表示信号分析仪噪声底的幅度，单位为 dBm/Hz。DANL 越低，信号分析仪的灵敏度越高。
动态范围：动态范围是指信号分析仪能够处理的最大信号和最小信号的差值。动态范围受到灵敏度和失真的限制。在测量中等功率信号时，需要在优化 DANL 和最小化内部失真之间取得平衡。
更好的灵敏度对 EVM 测量有直接影响，尤其是在低输入功率水平下。DANL 的提升可以显著改善 EVM 测量的准确性，避免误判和降低良品率。
【灵敏度的重要性】
随着 5G、卫星通信和 WiFi 7 等新一代无线技术的兴起，信号分析仪的灵敏度变得至关重要。这些技术普遍采用 OFDM 调制方式，具有高数据速率、高频谱效率和抗干扰能力强等优点。然而，OFDM 信号具有高峰均功率比（PAPR），需要线性系统才能保证传输质量。高灵敏度信号分析仪能够更好地测量低电平信号，从而准确评估OFDM 信号的质量，例如 EVM（误差矢量幅度）等指标，确保无线通信系统的性能。
1、检测低电平信号：
许多无线通信系统需要检测和测量非常微弱的信号，例如在5G、卫星通信和WiFi7等应用。高灵敏度的频谱分析仪能够更准确地检测这些低电平信号，从而确保系统的性能和可靠性。
2、误码率(BER)和误差矢量幅度(EVM)测量：
在复杂的调制方案中，如正交频分复用（OFDM），灵敏度对误码率和误差矢量幅度的测量至关重要。高灵敏度能够提供更好的信噪比（SNR），从而减少符号错误和比特错误，提高系统性能。
3、动态范围：
灵敏度还影响频谱分析仪的动态范围，即能够处理的最大和最小信号之间的差异。高灵敏度有助于扩大动态范围，使频谱分析仪能够同时测量强信号和弱信号。
具有高灵敏度的信号分析仪还可以减少对信号放大器的依赖，从而降低测试成本。
【影响灵敏度的因素】
灵敏度受多个因素的影响，选择合适的设置有助于提高频谱分析仪的灵敏度。
1、前置放大器（Preamp）：
前置放大器可以提高信号电平，从而提高灵敏度。然而，放大器的线性度和噪声性能对灵敏度有直接影响。高质量的前置放大器能够在提高信号电平的同时，保持低噪声和高线性度。
2、衰减器设置：
加大输入衰减可以减小输入信号电平，但对仪器内部噪声影响不大。当输入信号较弱时，较高的衰减值会导致输入信噪比下降，进而降低灵敏度。优化衰减器设置有助于提高频谱分析仪的灵敏度。
3、分辨率带宽（RBW）：
分辨率带宽决定了频谱分析仪的频率分辨率。较窄的RBW可以降低噪声底限，提高灵敏度，但也会增加测量时间。选择合适的RBW是提高灵敏度的关键。
4、噪声底限扩展（NFE）：
NFE是Keysight信号分析仪采用的一种降低噪声底限的技术，通过测量和校正频谱分析仪的噪声底限，可以显著提高灵敏度。
左图：黄色轨迹是未打开NFE的信号，蓝色轨迹是打开NFE后的同一信号
右图：分别显示原始信号（未打开NFE、LNP）、打开LNP 和打开 NFE 的测量结果
选择高性能的元器件、优化信号路径设计、采用噪声校正技术等措施，可以有效提高信号分析仪的灵敏度，满足下一代无线通信测试的需求。
来源：是德科技KEYSIGHT
