微波功率测量中的统计分析

提示：点击上方"中电科仪器仪表"↑快速关注导读数字矢量调制方法将振幅调制和相位调制整合到一个多电平组织结构中，用来表示一个数据流的比特位，如CDMA等通信。无论在时域还是在频域，这些调制信号与噪声都非常相似。这引发了新的测量问题，特别是在数字通信系统的发射机端。由于调制信号的峰-均功率比是所传输数据的复函数，而不是调制信号幅度的函数，因此旧的调制深度和调制指数的定义已经没有意义。所用的编码和复用方法进一步提高了调制信号与噪声的相似性，所有这些问题都要求采用统计测量的方法来检测和控制发射机的设计参数。中电科仪器仪表有限公司研制的AV2436微波功率计具有的CCDF功率统计分析功能可以满足这一要求。在统计测量模式下，仪器不需要触发事件进行测量，而是对信号进行连续测量。

AV2436微波功率计将采集到信号的峰均功率比作为一个离散的随机变量Y，并据此生成该变量的概率密度函数（PDF），PDF图形可以看作是功率直方图，它表示某个峰均值在整个功率读数样本上所占的百分比。用于发射机等脉冲调制信号控制的另一手段是累积分布函数（CDF）图形和互补累积分布函数（CCDF）图形。CDF表示特定样本中功率电平小于或等于某个特定值的采样点在整个样本中所占的百分比；而CCDF表示特定样本中功率电平大于或等于某个特定值的采样点在整个样本中所占的百分比，也可表示为1－CDF（1减CDF）。在AV2436微波功率计的 CCDF图形中，X轴表示峰均功率比值，单位为dB；Y轴表示大于等于某一dB值的功率电平所出现的概率。由CCDF定义可知，大于峰值功率电平的采样点出现的个数0，因此最大峰均比值出现在0%处。CCDF主要应用于通信系统的信号混合、功率放大和信号解码，可用于察看调制方式的效果、信号混合、评估扩频系统、设计和制造射频微波部件。

图1 CCDF图形示例图1为AV2436微波功率计的典型CCDF图形。图中，曲线的纵坐标表示概率，单位为%；横坐标表示峰均功率比，单位为dB。粉红色曲线Ref表示参考曲线，蓝色曲线Gauss表示Gauss曲线，黄色曲线ChA表示通道A的CCDF曲线，输入脉冲顶部功率-20dBm，脉冲周期100us，脉冲宽度10us的信号。带有三角标志的1和2分别表示隶属于通道A的两个标记，图形下方文字表示标记1和标记2对应的概率，以及CCDF统计测量的相关信息，包括统计时间、统计点数、峰值、均值和峰均值。标记1处6dB对应的概率为0.2246%，表示在统计时间内，峰均功率比大于或等于6dB的情况出现的概率为0.2246%。图2以统计列表的形式，给出了几个关键点的测量结果。

图2 CCDF统计列表示例测试示例与步骤：利用AV2436微波功率计测量脉冲调制信号源输出的脉冲调制信号，在显示CCDF图形的同时，自动参数测量区域还会显示相应的参数，主要步骤如下：将AV8170X峰值探头用附带的多芯电缆与主机正确连接后，加电开机；多次按【返回】键，按[预置]软键，选择“缺省”状态，按[确定]退出预置界面；将峰值探头接到主机校准源的输出端按【校准】功能键，按[通道A]> [校准]软键，系统启动通道A自动校准程序；按【显示】>[显示类型]> [下一页] >[统计迹线]，系统进入CCDF统计测量扩展窗口；刻度设置。按[刻度设置] >[水平刻度]，调整水平方向的刻度；按[刻度设置] >[最大概率]，设置纵轴方向的最大百分比刻度；按[刻度设置] >[十进制位]，设置纵轴方向的最小百分比刻度；方便观察某个位置的细节参数；标记设置。按[标记设置] >[标记1 4dB]，窗口下方参数区显示标记1的峰均比及其对应得百分比；同理可以设置标记2的位置；终止操作设置。设定完成规定时间或规定统计样本后的操作，按[终止设置] >[终止操作 减半]，系统持续采集新的样本。

图3 CCDF图形测量示例关于中电仪器： 中电科仪器仪表有限公司于2015年5月成立，本部位于青岛。公司以中国电科第四十、四十一研究所为核心，拥有一支从事电子测量仪器、自动测试系统、微波毫米波部件、元器件以及各类电子应用产品研究、开发、设计的专业技术队伍，并挂靠有“电子测试技术重点实验室”、“国防科技工业光电子一级计量站”、“国家电子仪器质量监督检验中心”、“国防科技工业自动化测试技术研究应用中心”、“综合电子测试与保障装备研发中心”、“信息产业接插件继电器质量监督检验中心”等国家级专业机构，具有较强的研发、生产、测试和试验验证能力。