R13頻譜儀原理和使用fromXYHMarl2014第一頁，共117頁。時(shí)間安排

技術(shù)交流第一節(jié)13:30-14:30第二節(jié)14:40-15:40第三節(jié)15:50-16:50說明：休息2次，每次10分鐘第二頁，共117頁。目錄

一、頻域分析基礎(chǔ)知識(shí)

二、掃頻式頻譜儀工作原理和關(guān)鍵參數(shù)

三、數(shù)字頻譜儀工作原理和特點(diǎn)

四、頻譜儀在衛(wèi)星廣播通信中的典型應(yīng)用

五、頻譜儀的操作第三頁，共117頁。目錄

一、頻域分析基礎(chǔ)知識(shí)

二、掃頻式頻譜儀工作原理和關(guān)鍵參數(shù)

三、數(shù)字頻譜儀工作原理和特點(diǎn)

四、頻譜儀在衛(wèi)星廣播通信中的典型應(yīng)用

五、頻譜儀的操作第四頁，共117頁。頻域分析與衛(wèi)星廣播通信監(jiān)測(cè)目前使用的廣播和通信衛(wèi)星絕大多數(shù)都是彎管（透明）轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星這類衛(wèi)星本質(zhì)上以頻率劃分不同的轉(zhuǎn)發(fā)器和信道不同用戶業(yè)務(wù)之間是頻分復(fù)用的關(guān)系VSAT網(wǎng)內(nèi)存在TDMA的復(fù)用方式因此，衛(wèi)星信道監(jiān)測(cè)主要以頻域分析為主，時(shí)域分析為輔第五頁，共117頁。時(shí)域分析和頻域分析時(shí)域分析：觀察信號(hào)幅度隨時(shí)間的變化情況。頻域分析：觀察和分析信號(hào)的頻率成分和功率隨時(shí)間變化。第六頁，共117頁。信號(hào)的頻率成分兩個(gè)不同頻率的正弦波合成了一個(gè)新的信號(hào)時(shí)間幅度（功率）第七頁，共117頁。信號(hào)的頻率成分一個(gè)信號(hào)被分解成兩個(gè)不同頻率的正弦波時(shí)間幅度（功率）第八頁，共117頁。時(shí)域和頻域分析時(shí)域和頻域是從不同角度對(duì)信號(hào)進(jìn)行觀察時(shí)間頻率幅度（功率）第九頁，共117頁。時(shí)域和頻域分析時(shí)域和頻域是從不同角度對(duì)信號(hào)進(jìn)行觀察第十頁，共117頁。典型頻譜舉例周期信號(hào)的頻譜是離散的非周期信號(hào)的頻譜是連續(xù)的第十一頁，共117頁。頻域分析的應(yīng)用舉例用頻域分析的方法可以清楚地觀察到載波是否失真第十二頁，共117頁。頻域分析的分類完整的頻域分析內(nèi)容包括：幅度相位頻域分析按內(nèi)容分類：矢量分析——幅度、相位頻譜分析——幅度第十三頁，共117頁。時(shí)域測(cè)量和頻譜測(cè)量工具時(shí)域測(cè)量：示波器頻譜測(cè)量：頻譜儀矢量分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀第十四頁，共117頁。目錄

一、頻域分析基礎(chǔ)知識(shí)

二、掃頻式頻譜儀工作原理和關(guān)鍵參數(shù)

三、數(shù)字頻譜儀工作原理和特點(diǎn)

四、頻譜儀在衛(wèi)星廣播通信中的典型應(yīng)用

五、頻譜儀的操作第十五頁，共117頁。頻譜儀的分類模擬頻譜儀：使用模擬濾波器并行濾波器頻譜儀掃描調(diào)諧式頻譜儀（可調(diào)濾波器）超外差掃頻調(diào)諧式頻譜儀數(shù)字頻譜儀：使用FFT數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀第十六頁，共117頁。模擬濾波器頻譜分析方法頻率功率第十七頁，共117頁。并行濾波器頻譜儀濾波器數(shù)量巨大，成本高第十八頁，共117頁。掃頻濾波器頻譜分析方法頻率功率第十九頁，共117頁。掃頻調(diào)諧頻譜儀（掃頻濾波器頻譜分析）濾波器工作頻率較高，且要求可調(diào)，難度大第二十頁，共117頁。超外差式掃頻調(diào)諧頻譜儀框圖將射頻信號(hào)通過混頻變頻到中頻濾波器工作在中頻，頻率較低且固定不變通過改變混頻器本振實(shí)現(xiàn)調(diào)諧超外差式掃頻調(diào)諧頻譜儀是目前最常見的類型第二十一頁，共117頁。掃頻式頻譜儀工作原理和關(guān)鍵參數(shù)混頻器和調(diào)諧中頻濾波器和分辨帶寬包絡(luò)檢波器視頻濾波器和視頻帶寬顯示器和掃描跨度掃描時(shí)間輸入衰減

第二十二頁，共117頁?；祛l器的工作原理混頻器是非線性器件輸出信號(hào)中除兩個(gè)輸入信號(hào)外，還有其和、差頻信號(hào)FsigFLO

IF=FLO-FsigFLO+FsigRFLOIF第二十三頁，共117頁。可調(diào)本振混頻調(diào)諧本振頻率受鋸齒波電壓控制進(jìn)行周期性的線性變化中頻濾波器的頻率固定不變調(diào)節(jié)本振使被混入濾波器的射頻頻率相應(yīng)變化，實(shí)現(xiàn)調(diào)諧FsigFLO

FLO+FsigRFLOIFIF=FLO-Fsig第二十四頁，共117頁。實(shí)際頻譜儀的多級(jí)混頻結(jié)構(gòu)第二十五頁，共117頁。掃頻式頻譜儀工作原理和關(guān)鍵參數(shù)混頻器和調(diào)諧中頻濾波器和分辨帶寬包絡(luò)檢波器視頻濾波器和視頻帶寬顯示器和掃描跨度掃描時(shí)間輸入衰減

第二十六頁，共117頁。中頻濾波器理想濾波器實(shí)際濾波器第二十七頁，共117頁。單CW信號(hào)頻譜掃描過程時(shí)間頻率第二十八頁，共117頁。兩個(gè)等幅CW信號(hào)頻譜掃描過程頻率時(shí)間第二十九頁，共117頁。兩個(gè)等幅CW信號(hào)頻譜掃描過程（續(xù)）頻率時(shí)間第三十頁，共117頁。兩個(gè)等幅CW信號(hào)頻譜掃描過程（續(xù)）頻率時(shí)間第三十一頁，共117頁。頻譜儀的分辨帶寬（RESBW）HP/AGILENT頻譜儀定義中頻濾波器的3dB帶寬為RESBW第三十二頁，共117頁。兩個(gè)不等幅CW信號(hào)頻譜掃描過程頻率時(shí)間第三十三頁，共117頁。IF濾波器的頻率選擇性HP/AGILENT頻譜儀定義中頻濾波器的3dB帶寬為RESBW第三十四頁，共117頁。兩個(gè)不等幅CW信號(hào)頻譜掃描過程（續(xù)）頻率時(shí)間第三十五頁，共117頁。分辨帶寬和頻率選擇性通過減小RESBW分辨鄰近頻率信號(hào)第三十六頁，共117頁。分辨帶寬和頻率選擇性第三十七頁，共117頁。分辨帶寬對(duì)信號(hào)電平的影響對(duì)于頻譜連續(xù)（噪聲）信號(hào)：

信號(hào)電平∝分辨帶寬對(duì)于頻譜離散信號(hào)：

信號(hào)電平與分辨帶寬無關(guān)第三十八頁，共117頁。

方法1：Eb/N0測(cè)量對(duì)于頻譜連續(xù)（噪聲）信號(hào)：

信號(hào)電平(圖中M3)∝分辨帶寬。

對(duì)于頻譜離散信號(hào)：

信號(hào)電平(圖中M1)與分辨帶寬無關(guān)第三十九頁，共117頁。分辨帶寬對(duì)動(dòng)態(tài)范圍的影響對(duì)于純載波信號(hào)，可以通過改變分辨帶寬提高動(dòng)態(tài)范圍純載波并無載噪比的概念第四十頁，共117頁。掃頻式頻譜儀工作原理和關(guān)鍵參數(shù)混頻器和調(diào)諧中頻濾波器和分辨帶寬包絡(luò)檢波器視頻濾波器和視頻帶寬顯示器和掃描跨度掃描時(shí)間輸入衰減

第四十一頁，共117頁。模擬包絡(luò)檢波器的工作原理包絡(luò)檢波器首先對(duì)輸入的交流信號(hào)進(jìn)行整流整流后的信號(hào)通過低通濾波器濾波器輸出的視頻信號(hào)只反映輸入中頻信號(hào)的包絡(luò)幅度的變化，不反映交流信號(hào)的瞬時(shí)幅度變化第四十二頁，共117頁。模擬包絡(luò)檢波器的問題模擬包絡(luò)檢波器丟棄了輸入信號(hào)相位信息在個(gè)別情形下，多個(gè)頻率接近的成分同時(shí)通過濾波器，其相位相互作用，使合成后的包絡(luò)起伏可能增強(qiáng)或減弱數(shù)字頻譜儀采用保留相位的矢量信息，可以避免此類問題第四十三頁，共117頁。掃頻式頻譜儀工作原理和關(guān)鍵參數(shù)混頻器和調(diào)諧中頻濾波器和分辨帶寬包絡(luò)檢波器視頻濾波器和視頻帶寬顯示器掃描跨度掃描時(shí)間輸入衰減

第四十四頁，共117頁。噪聲的隨機(jī)性對(duì)測(cè)量的影響中心頻率處存在一個(gè)小信號(hào)，被噪聲淹沒由于噪聲的隨機(jī)性，頻譜儀所測(cè)得的噪底起伏較大，測(cè)量電平較低的信號(hào)時(shí)可能會(huì)受到影響。此外，噪底的起伏對(duì)測(cè)量載噪比也帶來不便。因此，很多情況下需要對(duì)噪底進(jìn)行平滑處理。第四十五頁，共117頁。VIDEO低通濾波器的工作原理包絡(luò)檢波器輸出的包絡(luò)信號(hào)仍然包含不同的頻率成分，其中：高頻成分反映信號(hào)的快速變化部分低頻成分反映信號(hào)的慢速變化部分，即均值部分VIDEO低通濾波器丟棄包絡(luò)信號(hào)中的高頻成分，保留低頻成分，即保留均值部分，起到平滑作用；其低通帶寬VIDEOBW（VBW）決定平滑的程度。VIDEO低通濾波器是對(duì)中頻濾波器輸出的包絡(luò)曲線進(jìn)行平滑，并不改變頻譜分辨率。第四十六頁，共117頁。VBW對(duì)噪聲的平滑作用第四十七頁，共117頁。VBW對(duì)噪聲平滑效果理論上，VBW小于RESBW才能起到對(duì)噪聲的平滑作用噪聲的平滑效果與VBW/RBW有關(guān)，VBW越小，平滑效果越顯著推薦VBW/RBW介于0.01~0.1之間第四十八頁，共117頁。VBW對(duì)噪聲平滑效果（續(xù)）VBW/RBW=3:1VBW/RBW=1:10VBW/RBW=1:100第四十九頁，共117頁。VBW與多次平均（AVERAGE）的區(qū)別第五十頁，共117頁。掃頻式頻譜儀工作原理和關(guān)鍵參數(shù)混頻器和調(diào)諧中頻濾波器和分辨帶寬包絡(luò)檢波器視頻濾波器和視頻帶寬顯示器和掃描跨度掃描時(shí)間輸入衰減

第五十一頁，共117頁。顯示器（DISPLAY）CRT顯示器（模擬電路）液晶顯示器（數(shù)字電路）計(jì)算機(jī)顯示器等常用頻譜儀的顯示器有以下幾類：無論哪種顯示器，顯示頻譜時(shí)，其橫軸受鋸齒波發(fā)生器控制，隨LO相應(yīng)線性變化，反映頻率參數(shù)；其縱軸信號(hào)包絡(luò)電平相應(yīng)變化，反映幅度參數(shù)第五十二頁，共117頁。掃描跨度（SPAN）SPAN第五十三頁，共117頁。掃描點(diǎn)數(shù)頻譜儀顯示跡線由有限數(shù)量的掃描點(diǎn)（points）連接而成，如：8566B

Count=10018563ECount=6018593ECount=401E4407

101≤Count≤8192（可調(diào)）第五十四頁，共117頁。SPAN/Count/RESBW當(dāng)SPAN/(Counts-1)>RESBW時(shí)，顯示值需要取舍，由此產(chǎn)生幾種檢波模式（DetectorMode）：Sample(Positive)PeakNegativePeakNormalAverage……不同模式使用場(chǎng)合不同，各有利弊建議盡量避免在RESBW較小時(shí)，SPAN設(shè)置過大第五十五頁，共117頁。特殊的掃描跨度——0SPANSPAN≠0：橫坐標(biāo)為頻率，頻域分析SPAN=0：橫坐標(biāo)為時(shí)間，時(shí)域分析當(dāng)SPAN設(shè)為0時(shí)，混頻器的本振不再掃動(dòng)，頻譜儀顯示的曲線不再是信號(hào)頻譜，而是由中心頻率和IF濾波器所限定的信號(hào)功率隨時(shí)間的變化，即：0SPAN的用途：天線方向圖測(cè)試信號(hào)功率穩(wěn)定度測(cè)試……第五十六頁，共117頁。掃頻式頻譜儀工作原理和關(guān)鍵參數(shù)混頻器和調(diào)諧中頻濾波器和分辨帶寬包絡(luò)檢波器視頻濾波器和視頻帶寬顯示器和掃描跨度掃描時(shí)間輸入衰減

第五十七頁，共117頁。濾波器的響應(yīng)時(shí)間無論低通濾波器(VBW)還是帶通濾波器(RESBW)，都在不同程度上濾除了輸入信號(hào)的高頻成分，即快速變化部分，而保留了慢變部分；因此，濾波器的輸出對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)變慢。濾波器帶寬越窄，響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)。頻譜儀提高分辨率(降低RESBW)、提高平滑度（降低VBW）的代價(jià)是掃描速度變慢。第五十八頁，共117頁。掃描時(shí)間（SWEEPTIME）模擬頻譜儀一個(gè)完整SPAN的掃描時(shí)間（SWEEPTIME，ST）由以下公式確定：或當(dāng)（VBW<RBW）時(shí)第五十九頁，共117頁。強(qiáng)制加快掃描的后果測(cè)量電平偏低測(cè)量頻率偏差出現(xiàn)MeasureUncal錯(cuò)誤第六十頁，共117頁。掃描時(shí)間的設(shè)置建議RESBW、VBW和SweepTime相互關(guān)聯(lián)，在頻譜儀上均有Auto（自動(dòng)）和Man（手動(dòng)）兩個(gè)選項(xiàng)，當(dāng)其中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)設(shè)為自動(dòng)時(shí)，頻譜儀會(huì)自動(dòng)為其選取“合適”的數(shù)值。建議在監(jiān)測(cè)頻譜時(shí)，根據(jù)需要手動(dòng)設(shè)置RESBW和VBW，而總是將SweepTime設(shè)為自動(dòng)（Auto），此時(shí)頻譜儀會(huì)自動(dòng)設(shè)為不失真條件下的最快速度。僅在0SPAN模式下手動(dòng)設(shè)置SweepTime。根據(jù)測(cè)試目的設(shè)置Auto（自動(dòng)）和Man（手動(dòng)。第六十一頁，共117頁。掃頻式頻譜儀工作原理和關(guān)鍵參數(shù)混頻器和調(diào)諧中頻濾波器和分辨帶寬包絡(luò)檢波器視頻濾波器和視頻帶寬顯示器和掃描跨度掃描時(shí)間輸入衰減和中頻放大器

第六十二頁，共117頁。輸入衰減（InputAttenuation）的作用頻譜儀的混頻器(Mixer)是非線性器件，如果信號(hào)輸入功率過高，就會(huì)產(chǎn)生非線性失真。因此，頻譜儀對(duì)輸入信號(hào)的功率均有明確的限制。為了避免大功率信號(hào)使混頻器過載，在混頻器之前設(shè)置一個(gè)可變衰減器，即輸入衰減器(InputAttenuator)，其衰減值(Attenuation)可在頻譜儀前面板手動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí)，在中頻濾波器之前設(shè)置一個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃?IFGAIN)；該放大器與輸入衰減器聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)補(bǔ)償輸入衰減的變化。第六十三頁，共117頁。輸入衰減對(duì)參考電平的影響參考電平(ReferenceLevel，RefLvl)是指頻譜儀縱軸最高點(diǎn)所代表的電平值。RefLvl由于輸入衰減與中頻增益互相補(bǔ)償，因此，改變輸入衰減不會(huì)改變參考電平。第六十四頁，共117頁。輸入衰減對(duì)信號(hào)電平的影響如果信號(hào)電平及輸入衰減的變化使混頻器進(jìn)入過載狀態(tài)，則混頻器輸出信號(hào)功率受到抑制，測(cè)量的信號(hào)電平偏低?？梢酝ㄟ^改變輸入衰減同時(shí)觀察信號(hào)電平的變化來確定混頻器是否過載。由于輸入衰減與中頻增益互相補(bǔ)償，因此，當(dāng)兩者之間的混頻器未過載的條件下，改變輸入衰減并不會(huì)改變信號(hào)電平的測(cè)量結(jié)果。第六十五頁，共117頁。輸入衰減對(duì)噪聲的影響頻譜儀測(cè)量和顯示的噪聲包含兩部分：外部噪聲：隨信號(hào)一起輸入內(nèi)部噪聲：頻譜儀內(nèi)部電子器件產(chǎn)生外部噪聲將通過輸入衰減器和中頻增益放大器，由于兩者聯(lián)動(dòng)，外部噪聲電平不變。內(nèi)部噪聲不經(jīng)過輸入衰減器，僅經(jīng)過中頻增益放大器，因此增大輸入衰減時(shí)，由于中頻增益提高，內(nèi)部噪聲電平將會(huì)提高。測(cè)量結(jié)果取決于內(nèi)、外噪聲的相對(duì)比重。第六十六頁，共117頁。輸入衰減對(duì)測(cè)量結(jié)果的綜合影響第六十七頁，共117頁。超外差式掃頻調(diào)諧頻譜儀結(jié)構(gòu)圖（示例）第六十八頁，共117頁。主要性能指標(biāo)－1頻率范圍（FrequencyRange）主要由輸入預(yù)選器、本振和混頻器頻率范圍決定決定頻譜儀能觀測(cè)信號(hào)的頻率范圍分辨帶寬（ResolutionBandwidth－RBW）由中頻濾波器或數(shù)字濾波器帶寬決定分辨帶寬越寬，濾波器穩(wěn)定時(shí)間越短，可提供較快的測(cè)量；分辨帶寬越窄，具有更高的頻率分辨力和更低的噪聲電平頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度（FrequencyAccuracy&Stability）視頻帶寬（Video

Bandwidth－VBW）選擇較窄的視頻帶寬，可以得到較為平滑的譜線本振相位噪聲（LOPhaseNoise）由本振頻率合成器決定決定測(cè)量單頻信號(hào)相位噪聲的下限影響能觀測(cè)到的多頻、窄帶信號(hào)的電平范圍第六十九頁，共117頁。主要性能指標(biāo)-2最大輸入信號(hào)電平（MaximumSafeInputLevel）主要由輸入衰減器、放大器決定一般分最大連續(xù)功率和最大脈沖功率輸入信號(hào)電平超過最大輸入信號(hào)電平時(shí)，會(huì)損壞頻譜儀平均顯示噪聲電平（DisplayedAverageNoiseLevel）決定頻譜儀能顯示的最小信號(hào)電平，有時(shí)也稱“靈敏度”分辨帶寬越窄，平均顯示噪聲電平越小頻響（FrequencyResponse）影響寬帶信號(hào)測(cè)量結(jié)果幅度準(zhǔn)確度（AmplitudeAccuracy）二次諧波失真（SecondHarmonicDistortion）影響二次諧波失真測(cè)試范圍第七十頁，共117頁。三階互調(diào)失真（ThirdOrderIntermodulationDistortion）影響三階互調(diào)失真測(cè)量范圍掃描點(diǎn)數(shù)（SweepPoints）掃描點(diǎn)數(shù)為顯示屏在水平方向上的取樣點(diǎn)數(shù)量掃描點(diǎn)數(shù)越多，在水平軸上的顯示精度就越高掃描時(shí)間（SweepTime）頻譜儀X軸方向掃描一次所用時(shí)間掃描時(shí)間與觀測(cè)頻率寬帶（Span）、RBW、VBW；Span越寬、RBW和VBW越窄、掃描時(shí)間越長(zhǎng)。掃描時(shí)間通常由頻譜儀自動(dòng)設(shè)置對(duì)應(yīng)于不同型號(hào)，掃描時(shí)間最長(zhǎng)可為300s、1500s、乃至4000s掃描時(shí)間越長(zhǎng)，在0span條件下檢測(cè)電平變化的范圍就越大觸發(fā)方式（TriggerType）通常有FreeRun,Single,Line,Video,Offset,Delayed,External等觸發(fā)方式需要觀測(cè)特定時(shí)間的信號(hào)頻譜時(shí)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)挠|發(fā)方式主要性能指標(biāo)-3第七十一頁，共117頁。模擬頻譜儀主要參數(shù)小結(jié)IF濾波器是頻譜儀的核心部件，RESBW是頻譜儀性能的主要指標(biāo)，它決定了所能分辨的相隔最近的兩個(gè)信號(hào)的頻差；RESBW越小，分辨率越高、頻譜越清晰；但同時(shí)掃描速度也越慢。VBW主要用來濾除噪聲隨機(jī)性的影響，對(duì)頻譜跡線起平滑作用，VBW越小，平滑作用越顯著，但同時(shí)掃描速度也越慢。SweepTime與Span、RESBW和VBW相互關(guān)聯(lián)，一般情況下不建議手動(dòng)設(shè)置。第七十二頁，共117頁。目錄

一、頻域分析基礎(chǔ)知識(shí)

二、掃頻式頻譜儀工作原理和關(guān)鍵參數(shù)

三、數(shù)字頻譜儀工作原理和特點(diǎn)

四、頻譜儀在衛(wèi)星廣播通信中的典型應(yīng)用

五、頻譜儀的操作第七十三頁，共117頁。數(shù)字頻域分析方法時(shí)域和頻域之間的數(shù)學(xué)關(guān)系就是傅立葉變換（FT），因而可以考慮在時(shí)域采集信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行FT計(jì)算，從而獲得信號(hào)的頻譜。要進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，就必須用計(jì)算機(jī)來處理，因此必須把模擬（連續(xù)）的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字（離散）信號(hào)，即進(jìn)行抽樣和量化。采用數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)對(duì)數(shù)字化的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉（FFT），以實(shí)現(xiàn)快速計(jì)算實(shí)時(shí)頻譜。第七十四頁，共117頁。數(shù)字頻域分析的過程第七十五頁，共117頁。數(shù)字頻譜儀的基本結(jié)構(gòu)第七十六頁，共117頁。數(shù)字頻譜儀的特點(diǎn)功能大大增強(qiáng)

數(shù)字頻譜儀對(duì)信號(hào)在時(shí)域上進(jìn)行抽樣、量化保留了完整的信息，包括幅度和相位，因此除傳統(tǒng)的頻譜分析外，還能進(jìn)行其它與相位相關(guān)的分析，如調(diào)制分析等。掃描速度快數(shù)字頻譜儀在芯片或計(jì)算機(jī)上進(jìn)行DSP處理，隨著芯片處理技術(shù)的提高，速度越來越快；此外，數(shù)字頻譜儀使用的FFT實(shí)際上相當(dāng)于平行濾波器，同時(shí)又不受平行濾波器的分辨率的限制。便于設(shè)備的通用化數(shù)字頻譜分析本質(zhì)上是軟件計(jì)算的過程，相對(duì)傳統(tǒng)的模擬頻譜儀，更加容易使用計(jì)算機(jī)等通用設(shè)備實(shí)現(xiàn)。第七十七頁，共117頁。數(shù)字頻譜儀特色功能信號(hào)調(diào)制方式分析和星座圖-116QAM16APSK第七十八頁，共117頁。數(shù)字頻譜儀特色功能信號(hào)調(diào)制方式分析和星座圖-232APSK第七十九頁，共117頁。數(shù)字頻譜儀特色功能（續(xù)）載波內(nèi)干擾分析第八十頁，共117頁。數(shù)字頻譜儀特色功能（續(xù)）信號(hào)的時(shí)域分析(5個(gè)MF-TDMA載波）第八十一頁，共117頁。數(shù)字頻譜儀特色功能（續(xù)）信號(hào)的時(shí)域分析(8個(gè)MF-TDMA載波）第八十二頁，共117頁。模擬和數(shù)字頻譜儀比對(duì)頻譜儀模擬頻譜儀數(shù)字頻譜儀調(diào)制方式分析和星座圖NoYes載波下干擾分析NoYes光譜圖分析NoYesEb/No在頻域進(jìn)行人工計(jì)算自身測(cè)量第八十三頁，共117頁。目錄

一、頻域分析基礎(chǔ)知識(shí)

二、掃頻式頻譜儀工作原理和關(guān)鍵參數(shù)

三、數(shù)字頻譜儀工作原理和特點(diǎn)

四、頻譜儀在衛(wèi)星廣播通信中的典型應(yīng)用

五、頻譜儀的操作第八十四頁，共117頁。頻譜儀在衛(wèi)星廣播通信上的應(yīng)用極化調(diào)整（極化標(biāo)定）載波功率測(cè)量（功率標(biāo)定）業(yè)務(wù)載波監(jiān)測(cè)和干擾分析天線方向圖測(cè)試突發(fā)載波觀測(cè)Eb/No測(cè)量被測(cè)站G/T測(cè)量單載波的功率和穩(wěn)定度測(cè)量互調(diào)失真測(cè)試天線跟蹤性能測(cè)量第八十五頁，共117頁。極化調(diào)整（極化標(biāo)定）極化調(diào)整是線極化衛(wèi)星用戶業(yè)務(wù)開通測(cè)試的主要項(xiàng)目。極化調(diào)整是園極化衛(wèi)星和兩端口用戶天線業(yè)務(wù)開通測(cè)試的主要項(xiàng)目極化調(diào)整的目的：確保對(duì)交叉極化同頻業(yè)務(wù)造成的干擾達(dá)到最小，并滿足隔離要求用戶自身接收同時(shí)達(dá)到最優(yōu)化發(fā)射U/LEIRP最大極化調(diào)整的前提：用戶天線極化隔離度符合入網(wǎng)規(guī)范的要求用戶天線方位、俯仰準(zhǔn)確對(duì)星

第八十六頁，共117頁。極化調(diào)整的過程ΔFΔL>35dB1、在雙極化均空閑頻點(diǎn)上行純載波2、逐步調(diào)整RESBW至10~300Hz3、確認(rèn)動(dòng)態(tài)范圍，或適當(dāng)提高功率4、切換反極化信號(hào)，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)載波5、逐步調(diào)整上行極化，至泄漏最小6、確認(rèn)信號(hào)隔離滿足要求第八十七頁，共117頁。上、下行交叉極化干擾發(fā)射交叉極化干擾LO1LO2fufufu-LO1fu-LO2接收交叉極化干擾ΔF=LO1-LO2~00Hz第八十八頁，共117頁。極化調(diào)整要點(diǎn)使用CW載波，不能用調(diào)制波動(dòng)態(tài)范圍可調(diào)分辨發(fā)射和接收交叉極化泄漏RESBW設(shè)置為~00Hz提高動(dòng)態(tài)范圍分辨發(fā)射和接收交叉極化泄漏VBW和SPAN相應(yīng)調(diào)整兼顧顯示清晰和提高掃描速度

頻譜儀操作技巧MarkerPeakSearchΔMarkerTraceA、B……

第八十九頁，共117頁。功率標(biāo)定功率標(biāo)定是衛(wèi)星用戶業(yè)務(wù)開通測(cè)試的另一個(gè)主要項(xiàng)目功率標(biāo)定的目的：確保用戶載波按照傳輸計(jì)劃合理使用轉(zhuǎn)發(fā)器功率資源檢驗(yàn)用戶系統(tǒng)工作狀態(tài)功率標(biāo)定的方法：使用頻譜儀測(cè)量接收信號(hào)功率校準(zhǔn)下行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)鏈路增益（ESG）根據(jù)接收天線增益、空間路徑損耗等推算載波EIRP

第九十頁，共117頁。頻譜儀接收信號(hào)功率測(cè)量調(diào)制信號(hào)功率：頻譜密度的積分未調(diào)載波信號(hào)功率：能量集中模擬頻譜儀本質(zhì)上，測(cè)量濾波器輸出功率，而非譜密度HP測(cè)調(diào)制信號(hào)功率比較困難，且難以保證準(zhǔn)確性一般標(biāo)定未調(diào)載波功率后，保持上行輸出功率對(duì)載波調(diào)制安捷倫ESA、PSA系列頻譜儀使用通道功率可以測(cè)試調(diào)制信號(hào)功率。也可以標(biāo)定調(diào)制載波功率，測(cè)試載波電平/載波EIRP。數(shù)字頻譜儀抽樣、量化、存儲(chǔ)的過程保留了信號(hào)的全部信息通過計(jì)算測(cè)量信號(hào)各種參數(shù)，是否調(diào)制并無區(qū)別

第九十一頁，共117頁。接收系統(tǒng)鏈路校準(zhǔn)（ESG）LNACouplerSignalgeneratorL1L2ESG=L2-L1+CouplingFactor模擬頻譜儀：注入CW信號(hào)部分?jǐn)?shù)字頻譜儀：可注入噪聲或CW信號(hào)第九十二頁，共117頁。星上載波EIRP計(jì)算ESGGant（天線增益）Lsp（自由空間損耗）Latm（大氣損耗）PcEIRPcPc=EIRPc–Lsp–

Latm+Gant+ESG第九十三頁，共117頁。業(yè)務(wù)載波監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)載波監(jiān)測(cè)是轉(zhuǎn)發(fā)器客戶服務(wù)最基本的日常工作我公司多套數(shù)字和模擬業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，均已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化第九十四頁，共117頁。反極化、鄰信道和鄰星干擾的頻譜分析通過頻譜對(duì)比確定干擾來源鄰星本星反極化同極化鄰道干擾第九十五頁，共117頁。轉(zhuǎn)發(fā)干擾的頻譜分析轉(zhuǎn)發(fā)干擾由雙向站上下行中頻泄漏引起同頻轉(zhuǎn)發(fā)干擾可以利用單載波（CW）檢測(cè)此時(shí)頻譜儀的分辨帶寬應(yīng)盡可能減小第九十六頁，共117頁。調(diào)頻廣播干擾的頻譜分析調(diào)頻廣播干擾是上行站本地的調(diào)頻信號(hào)調(diào)頻廣播的頻譜雜亂無章，變化迅速，具有比較明顯的特征部分頻譜儀具有解調(diào)調(diào)幅/調(diào)頻信號(hào)的功能，可直接收聽干擾信號(hào)內(nèi)容第九十七頁，共117頁。天線方向圖測(cè)試－頻譜儀天線方向圖測(cè)試是用戶地球站設(shè)備入網(wǎng)測(cè)試的重要內(nèi)容。天線方向圖測(cè)試的目的：確保旁瓣和極化隔離度等指標(biāo)滿足入網(wǎng)規(guī)范的要求天線方向圖測(cè)試的基本方法：用戶天線發(fā)射單載波（CW），并按指令要求對(duì)準(zhǔn)和轉(zhuǎn)動(dòng)天線衛(wèi)星監(jiān)測(cè)站使用頻譜儀記錄天線轉(zhuǎn)動(dòng)過程中信號(hào)電平的變化根據(jù)天線轉(zhuǎn)速，將記錄結(jié)果中的時(shí)間轉(zhuǎn)換為角度，得到方向圖

第九十八頁，共117頁。天線方向圖測(cè)試的0SPAN法SPAN設(shè)為0，并按天線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)設(shè)置掃描時(shí)間曲線連續(xù)性和平滑性相對(duì)較好受頻譜儀最長(zhǎng)掃描時(shí)間限制

第九十九頁，共117頁。天線方向圖測(cè)試的連續(xù)掃描法SPAN不設(shè)為0，使用PeakSearch功能跟蹤載波不受頻譜儀最長(zhǎng)掃描時(shí)間限制對(duì)天線轉(zhuǎn)速要求高，曲線連續(xù)性和平滑性相對(duì)較差必須使用計(jì)算機(jī)記錄

第一百頁，共117頁。天線入網(wǎng)測(cè)試要點(diǎn)使用CW載波，不能用調(diào)制波增大動(dòng)態(tài)范圍RESBW設(shè)置要足夠小提高動(dòng)態(tài)范圍RESBW設(shè)置要足夠大兼容CW載波的頻率不穩(wěn)定性

頻譜儀操作技巧0SpanSingle/ContSweepPeakSearchTraceA、BRemoteAccess……

第一百零一頁，共117頁。利用頻譜儀最大值保持功能突發(fā)載波觀測(cè)

第一百零二頁，共117頁。通過測(cè)量C/N計(jì)算Eb/N0將頻譜儀測(cè)出（C+N)/N從（C+N)/N計(jì)算出C/N利用C/N計(jì)算Eb/N0 C

=Eb×RcN=N0×BWn=N0×（1到1.2Rs) Eb/N0=(C/N)×(1到1.2Rs/Rc)（Rc為復(fù)合速率)

Rs為調(diào)制載波符號(hào)速率）

方法1：Eb/N0測(cè)量第一百零三頁，共117頁。利用頻譜儀直接測(cè)量（設(shè)備驗(yàn)收時(shí)）設(shè)置頻譜儀功率測(cè)量的信道帶寬與被測(cè)信道帶寬相同關(guān)閉噪聲源，打開頻譜儀視頻平均，用頻譜儀直接測(cè)量信號(hào)功率C關(guān)閉信號(hào)，打開噪聲源，用頻譜儀直接測(cè)量噪聲功率密度N0通過C及Rc計(jì)算Eb Eb=C/Rc求出Eb/N0方法2

：Eb/N0測(cè)量第一百零四頁，共117頁。被測(cè)站G/T測(cè)量－頻譜儀直接法ANTLNA功分器頻譜儀被測(cè)站的天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。被測(cè)站或輔助站發(fā)單載波或接收信標(biāo)[(C+N)/N≥20]。衛(wèi)星公司監(jiān)測(cè)站測(cè)量和計(jì)算載波在被測(cè)站下行的EIRP。被測(cè)站頻譜儀測(cè)量出載波峰值電平C≈C+N。Marker–peak–PeakSearch被測(cè)站關(guān)單載波，指向冷空。用測(cè)試電纜連接頻譜儀與LNA/LNB時(shí)，測(cè)試?yán)淇誑o（被測(cè)站接收系統(tǒng)噪聲＋頻譜儀噪聲）取掉頻譜儀的輸入電纜，看頻譜儀的噪聲比上步冷空噪聲電平至少低8-10dB。被測(cè)站接收系統(tǒng)No≈冷空NoG/T

=C－冷空N0－228.6－EIRP＋Lsp＋Lother第一百零五頁，共117頁。單載波功率測(cè)量：適當(dāng)調(diào)整CenterFrequency、Span、ReferenceLevel和RBW，使載波的峰值落在顯示范圍內(nèi)按PeakSearch，讀出光標(biāo)的功率值PMarker計(jì)算載波功率

PCW=PMarker+AttnCoupler

式中，AttnCoupler為測(cè)試端口到頻譜儀輸入端口之間的耦合衰減與電纜損耗之和單載波的功率和頻率穩(wěn)定度測(cè)量：適當(dāng)調(diào)整頻譜儀設(shè)置，使載波的峰值落在顯示范圍內(nèi)按Marker→CF，Marker→RefLvl，以及向上按鍵，使載波的峰值落在中心頻率的參考電平以下10dB處定時(shí)按PeakSearch，讀取并記錄光標(biāo)所對(duì)應(yīng)的功率和頻率值對(duì)測(cè)試記錄作統(tǒng)計(jì)處理頻譜儀功率穩(wěn)定度和頻率穩(wěn)定度應(yīng)優(yōu)于被測(cè)信號(hào)指標(biāo)單載波的功率頻率和穩(wěn)定度測(cè)量第一百零六頁，共117頁。三階載波互調(diào)比（C/IM)測(cè)試在非線性放大器帶寬范圍內(nèi)的兩個(gè)等幅單載波、與它們所產(chǎn)生的三階互調(diào)產(chǎn)物之間的電平差值定