有限数字电视载噪比计算.doc

采用频谱分析仪测量CATV载噪比（C/N）的方法
深圳赛格电子仪器公司
1、 CATV载噪比（C/N）的定义：
系指图像载波电平有效值与规定带宽内系统噪声电平均方根值之比，用dB表示，即：
   图像载波电平有效值
C/N=20lg ——————————————
         噪声电平均方根值（规定带宽内）
噪声带宽BW=5.75MHz（中国）
2、 测量步骤
1） 测量方框图如图1所示

图1  C/N比测试方框图
2） 调谐频谱分析仪找到被测的图像载波，置于屏幕的中心
3） 调整频谱分析仪处于如下状态，并测量图像载波电平
· 中频分辨率带宽： 300kHz
· 视频滤波器带宽： 300kHz最小
· 对数标度： 2dB/div
· 扫频宽度： 1MHz/div
· 扫描时间： 自动
4） 微调频谱分析仪，使图像载波位于显示屏的中心。
5）调整基准电平控制使图像载波峰位于频谱分析仪的顶刻度线下，此时的基准电平，即图像载波电平值，记为A。
注: 加扰电视设备影响载波电平的测量，应该关掉加扰功能。
6） 测量噪声，调整频谱分析仪处于如下状态：
· 中频分辨率带宽： 30kHz（宽带也可以用）
· 视频滤波器带宽： 100Hz（不能大于300Hz）
· 对数标度： 10dB/div
· 扫频宽度： 1MHz/div
· 扫描时间： 自动
7） 必要时课重新调谐图像频率使信号位于中心。
注：未使用带通滤波器，可调整频谱分析仪的衰减器防止过载，但重返回到上述的3），重新测量图像载波电平。
8）在频道内测量，应从被测频道上去掉调制信号，保留有源设备的供电以便保证全部前端信道噪声处在正常状态。对于开路频道，从信号处理器输入端或预放输入端取下天线的引线，输入端口给予终接。对于其它频道，应断开基带视频信号，并且给予终接。不得采用关掉处理器、预放、调制器供电的方法。
9） 调频谱分析仪使被测的噪声位于显示屏的中央，即移动载波向左2—3MHz。
测到的噪声电平，记为B，于是： 
（C/N） =A-B （1）    
未修正
当有视频调制使得在规定的带宽范围内分不清噪声时，应去掉视频调制或者在频道的边缘进行测量，可用实际噪声相加的方法来解决。
近来有些频谱分析仪智能化程度比较高，可以自动进行计量和修正某些或全部结果，详细情况应查询仪器使用说明书，测试起来更为方便。
3、 C/N比计算
从以上测量的结果减去如下的修正系数：
1） 带宽修正系数应按下式计算：
      B1
C1=lolg --- 
          B2 
式中：B1——规定的噪声带宽，（对于PAL-D为5.75MHz）
　　　B２——测量仪器的中频分辨带宽
2） 对数检波瑞利（Rayieigh）噪声： C2=+2.5dB
3） 中频等效噪声带宽差异修正系数C3，可参阅使用仪器说明，如中频带宽是下降3dB处的带宽时，则： C3 = -0.52dB 
4） 被测噪声与频谱分析仪底噪声相差小于10dB时的修正系数C4，C4可从图2修正曲线上查出，也可查C4修正系数表
5） 载噪比修正按下式计算：
C/N = （C/N）未修正 — （C1+C2+C3+C4）
对于CATV 300MHz系统至少应测量6个频道，450MHz系统应测7个频道，550MHz系统应测8个频道。其中应包括系统最高和最底频道。
底部/被测噪声差值
图2 修正系数C4曲线
C4修正系数表
频谱分析仪底噪声与被测噪声之间的差值（dB
测量结果修正值（dB）
频谱分析仪底噪声与被测噪声之间的差值（dB）
测量结果修正值（dB）
1
2
3
4
5
6.87
4.33
3.02
2.20
1.65
6
7
8
9
10
1.25
0.97
0.75
0.58
0.46
4、 实例举例：
采用频谱仪测量结果如图3所示

图 3采用频谱仪测C/N比特性曲线
由图3可见图像载波电平C = -30dBm ，噪声电平 N = -90dBm
即：N =（Nsys+Na）=-90dBm 式中：Nsys—被测系统的噪声 Na_—频谱分析仪的底噪声
Nsys与Na之差在频谱分析仪上表现为5dB，根据这个差值可在修正曲线上找到修正量C4 为1.7dB，所以系统噪声应为：
 Nsys = N - Nc 
　　　= -90 dBm - 1.7dB
　　　= -91.75dBm
假定频谱分析仪测量C/N时的IF带宽为300KHz时，那么带宽修正系数C1，如下：
5.75MHz　　　 5.75MHz 
C1 = lolg--------- = lolg--------- =12.8dB
　　300KHz 　　　　0.3MHz
因此，5.75MHz 带宽内的噪声如下： 
Nsys – 12.8dB = -91.7dBm + 12.8dB
　　　　　　　　= -78.9 dBm
频谱分析仪垂直标度为对数，修正系数C2为-2.5dB；等效噪声带宽与理想的矩形带宽不同，其修正系数C3为+1dB，最终的噪声应是： 
N = -78.9+2.5+1.0 = -75.4dB
经过上述修正。最终的载噪比C/N是：
C/N = -30dBm—（—75.4dBm）= 45.4dBm
从以上分析看出，用普通的频谱分析仪测载噪比时，绝不是显示屏上显示的（如以上例子）60dB，而是45.4dB。有的频谱分析仪能自动进行上述修正，但是应注意带宽。