頻譜分析儀是在無線頻譜中進行測量時必備的工具，本文安泰儀器維修中心將對實時頻譜分析儀(RTSA)幫助排除無線電鏈路故障進行詳細講解。 表征無線鏈路 調試和表征無線連接要求一些基礎知識，必需了解分析的無線電類型，包括： l 工作的頻率或信道，以便了解查找頻譜中的哪些頻段。 l 無線連接類型(藍牙、WiFi、Zigbee、NFC)，以便確定預計是哪類頻譜簽名。這還會表明特殊模式，如TDMA、跳頻、FDMA操作等。 l 發射機功率電平，這可以了解預計的干擾水平。 l 最低接收機靈敏度，這指明了接收機對干擾信號的靈敏程度。 有了這些信息，我們可以使用頻譜分析儀，在一定程度上了解無線鏈路，表征RF環境。圖1是傳統掃頻分析儀簡化的方框圖，可供參考。
超外差頻譜分析儀(SA)已經使用了許多年。使用這類儀器的挑戰在于其工作的“掃頻”特點。頻譜畫面上測量的東西在時間上不連貫，可能無法準確地表示頻譜信息(特別是對TDMA信號)。即使是最快速的掃頻分析儀，在查看采用跳頻技術的發射機時，能力也是有限的。除基本頻率相對于幅度關系畫面外，某些制造商還提供了三維頻譜圖信息。在掃頻分析儀中，這些信息從多次掃描中推導得出，因此在本質上，定時信息只能近似于脈沖式或頻率捷變發射機中可能發生的情況。 實時頻譜分析儀(RTSA)提供的功能基本上與傳統頻譜分析儀相同，只是增加了部分關鍵功能。圖2是基本實時頻譜分析儀的方框圖，可供參考。
RTSA和基本信號分析儀之間的主要差異之一是RTSA帶寬指標。對最大實時頻寬以下的任何頻寬，RTSA不一定要掃描頻率，但能夠連續捕獲頻譜信息。RTSA也不限于一次一地了解關心的頻段中具體發生的情況。但是，它不能提供與干擾信號的潛在效應有關的足夠信息。基于這種特點，頻譜顯示畫面并不能顯示信號的時間交織。采用“零頻寬”測量可以提供與脈沖幅度和持續時間有關的足夠細節，但沒有頻率信息。 三維頻譜圖測量正是為解決這類問題而設計的。與頻譜顯示一樣，它在左側顯示低頻率，在右側顯示高頻率。與基本頻譜顯示不同，它用顏色表示幅度，所有這些信息都相對于Y軸的時間個畫面。它可以同時分析頻譜、三維頻譜圖和調制信息，因為這些信息來自連續采集，所以這些信息實現了時間相關。 RTSA特別適合分析采用TDMA協議的系統，比如WiFi、藍牙、ASK/FSK。對使用無需牌照的頻段的設備來說，最大的問題之一是管理共享相同頻譜的多臺收發機所產生的效應。幾乎所有法規都要求，在無需牌照的頻段中工作的設備不能產生干擾，且必須接受存在的任何干擾。RTSA特別適合量化干擾效應，因為它能夠連續捕獲頻譜信息。 重要的RTSA功能包括快速頻頻譜速率(每秒采集10,000 ~ 3,000,000次)、能夠連續記錄頻譜數據及整個RF環境隨時間變化。其他主要功能包括時間、頻率和幅度觸發及時域、頻域和調制測量相關。 圖3是實時頻譜分析儀的數字熒光頻譜顯示畫面。與典型頻譜分析儀一樣，畫面顯示了頻率相對于幅度關系信息。此外，畫面中的像素增加了顏色，告訴我們RF能量在該像素下測量的頻次(像素占用度)。通過數字熒光頻譜測量，用戶可以指定衰落功能，提供一種熒光效應，模擬基于CRT的示波器中使用的顯示器效果。它在顯示畫面中增加了周期性維度，顯示了信號在關心的頻段中實際被測量的頻次。 通過這種形式的實時頻譜顯示畫面，我們可以“看到”接收機“看到”的東西，并且更深入繪制。三維頻譜圖本質上是一種條碼記錄儀，顯示了頻譜活動隨時間變化。 在掃頻分析儀中，這種三維頻譜圖在時間上是不連貫的，因為儀器正在掃描頻率。分析儀掃描頻率，意味著頻寬左側的軌跡點發生的時間要早于右側的軌跡點。因此，掃頻分析儀捕獲的三維頻譜圖中沒有時序關系。 但是，RTSA創建的三維頻譜圖由連續記錄的頻譜數據構成，而不是掃描。RTSA還有一個好處是整域相關，所以三維頻譜圖中的信息可以直接與其他測量相關，比如調制、功率、CCDF。 圖4是數字熒光顯示及三維頻譜圖實例。本例中的數字熒光顯示畫面顯示了存在的信號的大量細節。畫面中心是較弱的寬帶信號，其波峰因數很大。考慮到顏色很亮或“很暖”，這個信號的信道占用度很高(接近連續)。畫面中還可以看到一個Wi-Fi信號，看上去工作頻率在2.437 GHz (WiFi信道6)。畫面中還有另外十幾個信號，頻率和功率各異。考慮到頻譜形狀和使用的頻率，這些信號可能來自藍牙設備。
盡管許多不同的服務采用上面測量的頻譜，但這些信號是時間交織的，因此使用有源頻譜共享技術時，鏈路質量沒有損耗或幾乎沒有損耗。日常頻譜分析日益要求實時頻譜分析儀技術，來檢驗鏈路的工作方式是否達到預期。在歷史上，RTSA一直局限于小眾應用，而現代無線設計明確需要實時頻譜分析的處理能力和靈活度，來調試系統級問題，表征工作模式。
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發表于 2021-9-9 16:02:24
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