使用手持式频谱分析仪进行干扰测试

安捷伦科技产品工程师--胡莹

简介

作为在射频和微波频谱中广泛存在的系统，无线通信系统在设计时已具有抗有限干扰的能力。但由于无线系统经常共享或重复使用频谱，其他频谱使用者产生的干扰迅速成为难题。当干扰信号的幅度与相关信号相比相对增大时，该干扰能够以各种方式降低系统性能。

诸如蜂窝网络、广播无线电、电视、雷达和卫星等领域的一些商业和政府机构经常需要持续监控已知和未知信号的干扰频谱，以确保系统性能和管理层面的合规性。

例如，干扰问题通常产生于发射机向同一个或相邻频率信道中不恰当发射能量的情况。有时，无线信号可成为灵敏设备的干扰，如蜂窝发射机接近脑电图（EEG）监测器可妨碍设备的运行。因为所有无线系统都受干扰的影响，能够在无线系统及其周围快速并精确地测量频谱至关重要。

本应用指南介绍了使用便携式频谱分析仪（HSA）测量及定位无线干扰的流程及技术。由于干扰测试可能包含特定载波测量、宽带频谱搜索、数据记录和寻找违规发射机，因此 HSA 需要具备多种重要特性。测试仪器需要具备：

• 广泛的频率范围

• 快速扫描

• 高动态范围

• 数据存储

• 耐用性

• 便携性

虽然可精确测量无线信号的振幅和频率内容的设备多种多样，但是，无论是在速度、精确度和便携性方面，安捷伦 N934xC 系列和 N9340B 手持式频谱分析仪（HSA）都是最佳选择。

正确设置频谱仪

当频谱分析仪在相关频率范围内扫描时，其检波器将通过信道滤波器的能量转换为可在仪器上显示的信号。

请注意频谱分析仪的一些要点，即频谱分析仪中的等效信道滤波器被称为分辨率带宽滤波器（RBW），该 RBW 的带宽可通过仪器键盘轻松调节。此外，由于在分析仪输入端不包括前端带通滤波器，因此任何具有较大振幅的信号进入仪器，就会造成仪器过载或损坏。因此，即使将仪器调谐到可测量窄频率范围，但在其他频率中操作的大振幅信号仍可进入仪器并可能损坏电子器件。

所以，当测量发射机附近的频谱时应特别小心，因为发射机的功率电平通常超过了仪器输入的额定功率。请务必仔细操作，确保所有信号与仪器连接前在额定损坏电平下都是安全的。

功率电平

例如，安捷伦 N9342C HSA 中的高功率损坏电平为 +33 dBm 或 2 W， 3 分钟。被测信号的功率电平高于 +33 dBm 时，需要使用外置衰减器或将耦合器置于频谱分析仪的输入端。还要注意，HSA 系列分析仪的输入端需要使用低于 ±50 伏的直流电，通常在将 HSA 与天线连接时这不成问题，但是若将其连至可能包含直流功率和无线电传输的系统时，这可成为一个难题。

对于图 7方框中的通用频谱分析仪，一种典型的变动就是在下变频器前面添加一个可变衰减器。调节可变衰减器可优化输入下变频器的功率电平。另外一个和接收机不一样的地方是频谱仪一般不需要前端增益，这是为了防止测量高功率发射机时频谱仪过载。频谱仪的衰减器可手动增加或设置为“自动”，从而避免产生过载情况。这些功能都在N934xC/B HSA 的 [AMPTD] 菜单中。

若测量幅度非常低的电平信号和干扰时，应将可变衰减器设置为 0 dB 使进入下变频器中的信号电平最大化。在部分频谱仪中，如安捷伦 N934xC 和 N9340B，其前端放大器（前置放大器）是一种选件，可以添加或去除，从而进一步增加仪器的灵敏度。当在 N934xC 和 N9340B HSA 的 [AMPTD] 菜单中选择高灵敏度性能时，前置放大器可手动或自动进行选择。

实例：正确设置功率电平

下面举例说明如何正确设置输入频谱分析仪的功率电平，图 8 显示了两种宽带信号的测量频谱。主信号的中心频率为 2.42 GHz，相邻信号干扰的中心频率为 2.444 GHz。为了在同一个显示屏上显示两种波形，使用 [FREQ] 按钮将安捷伦 HSA 的中心频率设置为 2.432 GHz 的中点频率，并可使用 [SPAN] 按钮将频率扫宽设置为 60 MHz。

图 8. 使用具有高于所需信号的 30 dB 功率的相邻信道干扰测量两个宽带信号。注意：使用 60 MHz 的频率扫宽可轻松查看这两个信号。

将每个框的垂直标度设置为 10 dB 可轻松地看到干扰的振幅约为 30 dB，大于主信号。进入分析仪输入端的两种信号相比，由于干扰信号较大，因此干扰信号的功率可能会过度激励频谱分析仪的前端。

图 9 显示了仅使用 20 MHz 窄扫宽的主信号的频谱和 2.42 GHz 的中心频率。虽然不能显示 20 MHz 扫宽的干扰，但是干扰仍然可作用于分析仪的输入，并造成分析仪前端过载。