頻譜監(jiān)測、發(fā)射機諧波測試和互調測試,在外場的現(xiàn)場測試,通常采用的測試設備是頻譜儀或接收機,期間可能出現(xiàn)一些“奇怪”異?,F(xiàn)象,本文透過這些現(xiàn)象,分析其本質原因。 常見問題現(xiàn)象 頻譜監(jiān)測中,改變頻譜儀的參考電平和內置衰減器設置值,發(fā)現(xiàn)信號峰值讀數(shù)隨之變化,什么原因?
發(fā)射機廠商手冊中諧波指標很好,但使用頻譜儀現(xiàn)場測試的結果差很多,為什么? 頻譜監(jiān)測時,在空閑或受保護頻道檢測到信號,例如,已知附近發(fā)射機頻率f1和f2,而f3空閑卻檢測到較強信號,為什么? 內置預選器的接收機和不帶預選器的接收機在同一地點同時測試,為何結果有時相同有時差異大?
頻譜儀自身雜散識別
調節(jié)頻譜儀內置衰減器,能夠識別頻譜儀自身非線性產(chǎn)生的虛假信號。 跟隨衰減器數(shù)值變化,頻譜峰值讀數(shù)發(fā)生變化的信號,來自于頻譜儀自身非線性雜散,是偽信號。 頻譜儀內置衰減器數(shù)值調節(jié)增大,直到峰值讀數(shù)不發(fā)生變化,則此讀數(shù)來自于外部源或發(fā)射機。 如果直到噪聲淹沒信號峰值,峰值讀數(shù)始終隨衰減器數(shù)值調節(jié)增大而變化,此雜散峰值完全由頻譜儀自身非線性產(chǎn)生。
頻譜儀雜散測試能力分析 頻譜儀自身諧波指標限制了其雜散測試能力。 頻譜儀指標手冊中二次諧波的定義方式有兩種:2次諧波截點SHI,單位是dBm;另一種表述為2次諧波失真,單位是dBc,體現(xiàn)2次諧波與基波功率比,本指標需要同時定義輸入信號功率。 定義諧波指標的條件,是衰減器設為0,體現(xiàn)混頻器的非線性指標。 頻譜儀輸入基波功率P0,已知頻譜儀SHI,內置衰減器設置ATT,則頻譜儀自身非線性諧波: 頻譜儀輸入基波功率P0,已知頻譜儀2次諧波失真H2r(定義參考輸入功率Pr),內置衰減器設置ATT,則頻譜儀自身非線性諧波:
例1,某頻譜儀SHI指標40dBm,基波輸入功率3dBm,內置衰減器30dB
| 此頻譜儀當前自身2次諧波 H2=3-40-30=-67dBc
諧波功率顯示值
P2=P0+H2=3-67=-64dBm
| 例2,某頻譜儀諧波H2指標(輸入功率-30dBm時)-65dBc,基波輸入功率3dBm,內置衰減器25dB | 此頻譜儀當前自身2次諧波 H2=3-(-30+65)-25=-57dBc
諧波功率顯示值
P2=P0+H2=3-57=-54dBm |
發(fā)射機諧波測試通用方法 如果頻譜儀通過衰減器直連發(fā)射機,按照以上計算方法,頻譜儀自身諧波是其諧波測量極限,不能測量優(yōu)于此極限的發(fā)射機。
如果發(fā)射機諧波指標較好,優(yōu)于頻譜儀測量極限,那么測試中必須在頻譜儀輸入端之前插入濾波器,是高通濾波器或限波器,用來濾除基波大信號,避免其造成頻譜儀非線性。 標準測試連接如下,被測發(fā)射機連接定向耦合器輸入端,其輸出端連負載,其前向耦合端連接衰減器和濾波器 濾波測試通道:定耦輸入端(含電纜)->衰減(耦合損耗+衰減器)->濾波器(含電纜);衰減值要合適,使發(fā)射機的輸出功率衰減至0~10dBm。 如果耦合損耗足夠大,衰減器可省略;如果合適的衰減器>30dB,定耦和負載可省略。 濾波器基波頻率抑制>40dB,諧波頻率插損要比較小,通常<1dB。測試前需要獲得濾波測試通道插入損耗參數(shù),基波插損a0和二次諧波插損a2。 串接衰減器和濾波器的頻譜儀基波功率讀數(shù)L0,諧波讀數(shù)L2 基波功率P0(dBm)=L0+a0 諧波功率P2(dBm)=L2+a2 發(fā)射機諧波H2(dBc)=P2-P0
互調是空閑頻道受干擾的原因之一 附近發(fā)射機頻率f1,f2 互調頻率f3=2*f1-f2 或 f3=2*f2-f1 如果天線和接收機系統(tǒng)工作在頻率f3,就會受到互調干擾 在收發(fā)信機頻道分配時,必須考慮互調頻率關系,以避免干擾 在臨近發(fā)射機已經(jīng)形成互調干擾的場景,須在接收機前加預選器,即通過頻道f3的帶通濾波器,濾除f1和f2的影響
頻譜監(jiān)測接收機預選器/濾波器的重要性 預選器是接收機和頻譜儀前端濾波器,用來濾除接收機當前測試以外頻率的信號,防止它們使接收機自身產(chǎn)生非線性。 預選器和濾波器通常根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇外置連接,有些型號的接收機內置預選器。 以上分析內容,探討了諧波、雜散和互調測試中,濾波器或預選器的重要性。 另外一個重要實用場景是,在監(jiān)測接收機或頻譜儀的工作頻率范圍,附近有較大功率發(fā)射機,此時必須濾波器,否則發(fā)射機的發(fā)射信號直接導致接收機非線性。當發(fā)射機開機時,不帶預選器或濾波器的接收機進入非線性異常工作狀態(tài),測試數(shù)據(jù)不準確。
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