如何用實(shí)時(shí)頻譜分析儀應(yīng)對(duì)干擾挑戰(zhàn)

 在無(wú)線通信高度發(fā)達(dá)的今天，干擾絕對(duì)是不受歡迎的東西，它可能會(huì)導(dǎo)致噪聲、手機(jī)通話中斷、通信受到干擾。在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，干擾實(shí)際上是網(wǎng)絡(luò)的一部分。雖然當(dāng)前越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置了干擾檢測(cè)功能，但這些工具通常效果不大，因?yàn)樗鼈冎会槍?duì)幾種信號(hào)，可能只能在一條通道上測(cè)量問(wèn)題的影響。

頻譜是工程師非常信賴的工具，用以測(cè)量和識(shí)別干擾源。市場(chǎng)上有許多不同類型的頻譜分析儀，但許多人首選電池供電的小型頻譜分析儀，因?yàn)樗麄冃枰軌蜃杂梢苿?dòng)，并把來(lái)自多個(gè)位置的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)。

搜尋干擾頻率

在搜尋干擾時(shí)，第一個(gè)挑戰(zhàn)是確定是否可以測(cè)量干擾信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，受擾接收機(jī)很容易確定，這也是第一個(gè)要查看的地方。挑戰(zhàn)在于，無(wú)線接收機(jī)要能檢測(cè)到非常小的信號(hào)。因此，頻譜分析儀必須設(shè)置成接近模擬受擾接收機(jī)的靈敏度，才能“看到”接收機(jī)“看到”的東西。例如，普通LTE接收機(jī)的靈敏度約為-120dBm。也就是說(shuō)，接收機(jī)通道上任何大于-120dBm的射頻污染都會(huì)影響接收機(jī)的操作。

頻譜分析儀有兩種控制功能可以調(diào)節(jié)靈敏度：基準(zhǔn)電平(RefLvl)和解析帶寬(RBW)。挑戰(zhàn)在于，在“空中”(OTA)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，基準(zhǔn)電平必需保持得相當(dāng)高(-30dBm)，這樣在測(cè)量所有RF能量時(shí)，頻譜分析儀才不會(huì)過(guò)載。

在大多數(shù)頻譜分析儀中，RBW控制功能會(huì)根據(jù)用戶配置的頻寬自動(dòng)設(shè)置。在OTA測(cè)量中，應(yīng)降低RBW值，以查看可能影響受擾接收機(jī)的小信號(hào)。這種組合導(dǎo)致大多數(shù)電池供電的頻譜分析儀的掃描速率非常低，也就是說(shuō)，其不可能看到導(dǎo)致干擾的小的間歇性瞬態(tài)信號(hào)。

分析儀解決了這個(gè)問(wèn)題，它能夠使用RBW較窄的濾波器測(cè)量頻譜，速度要快于基本掃頻分析儀。圖1顯示了LTE信號(hào)在空中傳送(OTA)時(shí)的結(jié)果。在這種情況下，頻寬被設(shè)置成40 MHz，默認(rèn)RBW為300 kHz。注意很難確定畫(huà)面中心的輻射。如果有一個(gè)窄帶(< 300 kHz)干擾源，那么這種設(shè)置幾乎不可能看得到干擾。

圖1：LTE信號(hào)OTA結(jié)果實(shí)例。

圖2是使用1kHz RBW濾波器的相同設(shè)置。在這種情況下，很明顯LTE通道和有效掃描時(shí)間僅提高到40 ms。這是使用實(shí)時(shí)頻譜分析儀(RTSA)測(cè)量無(wú)線通道干擾的首要好處之一。這類儀器原本十分昂貴，而且必須固定在桌面上使用，但現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)有一款電池供電、基于USB的經(jīng)濟(jì)型實(shí)時(shí)頻譜分析儀，使RTS成為搜尋干擾的實(shí)用選擇。

圖2：采用1kHz RBW濾波器的實(shí)時(shí)頻譜分析儀提高了查看LTE信號(hào)的能力。

測(cè)量干擾的頻率

傳統(tǒng)上，工程師使用頻譜分析儀器提供的各種跟蹤模式，來(lái)分析關(guān)心的RF信號(hào)的特點(diǎn)，常見(jiàn)的有峰值保持模式、平均模式和最小值保持模式。即使采用這些跟蹤模式，工程師仍很難確定信號(hào)的發(fā)生頻次，或確定信號(hào)是否與相同頻寬中其他信號(hào)有什么關(guān)聯(lián)。

RTSA為這個(gè)問(wèn)題提供了解決方案：具有余輝效應(yīng)的快速頻譜顯示器。記住，在實(shí)時(shí)頻譜分析儀中，對(duì)最大實(shí)時(shí)頻寬以下的任何頻寬，儀器都不會(huì)進(jìn)行掃描，這意味著它能夠每秒測(cè)量數(shù)萬(wàn)次頻譜。但頻譜不能顯示得那么快。為解決這個(gè)問(wèn)題，我們開(kāi)發(fā)了配有余輝顯示器的頻譜分析儀，如圖3所示。

圖3：實(shí)時(shí)頻譜分析儀顯示器顯示的信息量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)顯示器。

余輝顯示器(或數(shù)字熒光顯示器)會(huì)逐點(diǎn)追蹤能量被測(cè)量的頻率。像素顏色表示信號(hào)存在的頻次。在溫度定標(biāo)中，紅色表示信號(hào)經(jīng)常出現(xiàn)，藍(lán)色則表示信號(hào)不經(jīng)常出現(xiàn)。快速頻譜測(cè)量與余輝相結(jié)合，可以更簡(jiǎn)便地識(shí)別偶發(fā)事件。

在使用實(shí)時(shí)顯示時(shí)，應(yīng)注意選擇RBW濾波器。與普通頻譜顯示一樣，RBW濾波器的選擇大大影響著頻譜測(cè)量的速度。RTSA的主要指標(biāo)之一是偵聽(tīng)概率(POI)。這個(gè)指標(biāo)決定著儀器保證能檢測(cè)到的最短信號(hào)時(shí)長(zhǎng)。選擇窄RBW會(huì)改變測(cè)量的POI，這是要知道的一個(gè)重要因素。

顯示全部信號(hào)信息

與基本頻譜顯示器相比，盡管余輝顯示器可以獲得多得多的信息，但它并不能顯示全部信號(hào)信息。在現(xiàn)代無(wú)線通信中，許多協(xié)議采用了某種形式的空閑通道評(píng)估。從本質(zhì)上看，這些無(wú)線電能夠確定通道忙碌程度，只在沒(méi)有其他信號(hào)使用這個(gè)頻率時(shí)才傳送信號(hào)。即使快速余輝顯示器也不能顯示兩個(gè)信號(hào)之間的關(guān)系。為確定信號(hào)的時(shí)序，我們必需使用三維頻譜圖功能，如圖4所示，繪制頻譜數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化情況，確定信號(hào)活動(dòng)的頻次。

圖4：三維頻譜圖可以記錄長(zhǎng)期頻譜及播放問(wèn)題周期。

三維頻譜圖是一種瀑布式顯示畫(huà)面，繪制頻譜相對(duì)于時(shí)間的活動(dòng)情況。在普通頻譜顯示畫(huà)面中，開(kāi)始頻率在左，結(jié)束頻率在右。時(shí)間是Y軸，顏色表示信號(hào)幅度：紅色表示最高幅度，黑色表示最低幅度。三維頻譜圖由余輝顯示器中峰值檢測(cè)到的數(shù)據(jù)組成，累積的頻譜數(shù)據(jù)量由用戶確定。通過(guò)這些控制功能，用戶可以記錄長(zhǎng)期數(shù)據(jù)(幾個(gè)小時(shí))，然后導(dǎo)出和共享結(jié)果。這特別適合存在很難處理的干擾問(wèn)題，且需要長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)頻譜的情況。在處理互調(diào)制問(wèn)題時(shí)，三維頻譜圖可以幫助確定基本組合元素。

請(qǐng)記住，在RTSA中，可以立即測(cè)量整個(gè)頻寬的頻譜信息。也就是說(shuō)，我們可以使用這些數(shù)據(jù)，目測(cè)實(shí)現(xiàn)載波相關(guān)，確認(rèn)源載波和互調(diào)制產(chǎn)物之間的時(shí)序關(guān)系。

輕松搜尋干擾!

干擾永遠(yuǎn)是無(wú)線通信領(lǐng)域中的不速之客。為解決這個(gè)棘手的問(wèn)題，最好的方案是使用實(shí)時(shí)頻譜分析儀成為好的獵手，不管干擾信號(hào)多么難以捉摸，實(shí)時(shí)頻譜分析儀的顯示器都足以勝任工作，為您找到和顯示干擾信號(hào)。