用噪声信号源替代跟踪信号源
当你的频谱分析仪没有跟踪信号源时，可以使用一款低成本噪声信号源来对射频器件进行特性测试。本文将介绍具体方法。
低成本频谱分析仪通常不带跟踪信号源，也就没有能跟随分析仪扫频的信号源。缺少跟踪信号源会让部分测量难以进行。不过，你可以使用低成本噪声信号源来测试滤波器、放大器及同轴电缆损耗。实际上，它们可以作为标量网络分析仪使用（无相位信息）。
本文将介绍如何用噪声源替代跟踪信号源。
图 1 是一款典型的宽带噪声源模块。可在亚马逊购买 [1]，这款宽带噪声源能产生从近直流到 2 GHz 的宽频段射频信号。模块设计为 12 V 供电，但我实测 5 V 也能正常工作。我注意到放大器发热比较明显。
噪声源模块
图 1. 该模块可产生宽带射频噪声（图片来源：肯尼斯・怀亚特）
噪声由齐纳二极管或肖特基二极管加偏置产生，形成低电平宽带噪声。模块将该噪声电压经过三级宽带放大器放大，最终接入 50 Ω 匹配网络。在图 1 中，噪声二极管位于模块左下角，三级放大器位于二极管与右侧射频输出端口之间。
由于噪声具有随机性，很难在示波器上稳定捕获噪声电压波形。不过我成功触发捕获到一个上升沿约 500 ps 的周期。我使用的是罗德与施瓦茨 MXO38 示波器（8 通道、12 位、1 GHz 带宽），频谱图显示有效宽带辐射可超过 1 GHz（图 2）。
噪声源频谱响应
图 2. 示波器显示宽带噪声电压与频谱响应（图片来源：肯尼斯・怀亚特）
噪声源应用
我改用鼎阳 SSA3032X 频谱分析仪，以便捕获多张频谱图。我们将测量腔体谐振和几款滤波器的响应特性。
腔体谐振
我们使用之前演示铁氧体吸波材料性能时用过的 “饼干盒” 腔体谐振演示装置（图 3）[2]，展示噪声源如何识别结构谐振。
回顾一下：饼干盒盖子上装有两个 BNC 接头，内导体焊接短探针（约 1 cm）。探针位置不重要。一端接噪声源，另一端接频谱分析仪输入。
噪声源与示波器测试装置
图 3. 我用这套装置测量饼干盒的腔体谐振（图片来源：肯尼斯・怀亚特）
谐振公式在文献 [2] 中已有介绍，圆形腔体基波谐振频率为 1.275 GHz。
图 4 是实测截图，标记点在峰值 1.23 GHz 处。黄色曲线为噪声源关闭时的底噪基线。
腔体谐振频率
图 4. 截图显示腔体谐振频率为 1.23 GHz（图片来源：肯尼斯・怀亚特）
扫描接收机滤波器
这款接收机滤波器设计用于通过：
低频 VHF（30–50 MHz）
高频 VHF（140–174 MHz）
UHF（420–512 MHz）
并抑制 AM/FM 广播、电视等强干扰信号。
图 5 为测试方案：噪声源输入滤波器，滤波器输出接频谱仪。
噪声源测滤波器
图 5. 用噪声源测试扫描接收机滤波器特性（图片来源：肯尼斯・怀亚特）
图 6 可见两个被抑制的频段，标记点位于低频 VHF 与高频 VHF 的频段边缘。陷波深度约 20 dB。黄色曲线为测量底噪。
VHF 陷波滤波器频谱响应
图 6. 扫描接收机滤波器频谱特写，显示被抑制的频段（图片来源：肯尼斯・怀亚特）
FM 广播陷波滤波器
测量方法与上面类似，只是改用 Mini-Circuits ZX75BS-88108-S+ FM 广播频段阻带滤波器 [3]。
图 7 为测试装置。在大功率 FM 电台附近使用频谱分析仪时，该滤波器可有效防止前端过载。
噪声源滤波器响应
图 7. 该滤波器对 FM 广播频段信号进行衰减（图片来源：肯尼斯・怀亚特）
在图 8 中，可以清晰看到阻带滤波器的上下限频率：81 MHz 和 108 MHz。黄色曲线为测量底噪。
滤波后噪声源频谱
图 8. 标记点显示 FM 阻带滤波器的频带边缘响应（图片来源：肯尼斯・怀亚特）
总结
对于不带跟踪信号源的频谱分析仪，这种宽带射频噪声源价格亲民，可用于多种射频测量，包括滤波器、放大器响应测试。
虽然它不具备矢量网络分析仪的动态范围，但在应急场景下，可用于识别或验证大量器件的射频特性。
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