如何用實時頻譜分析儀應(yīng)對干擾挑戰(zhàn)

如何用實時頻譜分析儀應(yīng)對干擾挑戰(zhàn)在無線通信高度發(fā)達(dá)的今天，干擾絕對是不受歡迎的東西，它可能會導(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，干擾實際上是網(wǎng)絡(luò)的一部分。雖然當(dāng)前越來越多的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置了干擾檢測功能，但這些工具通常效果不大，因為它們只針對幾種信號，可能只能在一條通道上測量問題的影響。頻譜分析儀是工程師非常信賴的工具，用以測量和識別干擾源。市場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，因為他們需要能夠自由移動，并把來自多個位置的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來。搜尋干擾頻率在搜尋干擾時，第一個挑戰(zhàn)是確定是否可以測量干擾信號。一般來說，受擾接收機(jī)很容易確定，這也是第一個要查看的地方。挑戰(zhàn)在于，無線接收機(jī)要能檢測到非常小的信號。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，接收機(jī)通道上任何大于-120dBm的射頻污染都會影響接收機(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)行測量時，基準(zhǔn)電平必需保持得相當(dāng)高(-30dBm)，這樣在測量所有RF能量時，頻譜分析儀才不會過載。在大多數(shù)頻譜分析儀中，RBW控制功能會根據(jù)用戶配置的頻寬自動設(shè)置。在OTA測量中，應(yīng)降低RBW值，以查看可能影響受擾接收機(jī)的小信號。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，其不可能看到導(dǎo)致干擾的小的間歇性瞬態(tài)信號。實時頻譜分析儀解決了這個問題，它能夠使用RBW較窄的濾波器測量頻譜，速度要快于基本掃頻分析儀。圖1顯示了LTE信號在空中傳送(OTA)時的結(jié)果。在這種情況下，頻寬被設(shè)置成40MHz，默認(rèn)RBW為300kHz。注意很難確定畫面中心的輻射。如果有一個窄帶(<300kHz)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OTA結(jié)果實例。圖2是使用1kHzRBW濾波器的相同設(shè)置。在這種情況下，很明顯LTE通道和有效掃描時間僅提高到40ms。這是使用實時頻譜分析儀(RTSA)測量無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)在市場上已經(jīng)有一款電池供電、基于USB的經(jīng)濟(jì)型實時頻譜分析儀，使RTS成為搜尋干擾的實用選擇。圖2：采用1kHzRBW濾波器的實時頻譜分析儀提高了查看LTE信號的能力。測量干擾的頻率傳統(tǒng)上，工程師使用頻譜分析儀器提供的各種跟蹤模式，來分析關(guān)心的RF信號的特點，常見的有峰值保持模式、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的發(fā)生頻次，或確定信號是否與相同頻寬中其他信號有什么關(guān)聯(lián)。RTSA為這個問題提供了解決方案：具有余輝效應(yīng)的快速頻譜顯示器。記住，在實時頻譜分析儀中，對最大實時頻寬以下的任何頻寬，儀器都不會進(jìn)行掃描，這意味著它能夠每秒測量數(shù)萬次頻譜。但頻譜不能顯示得那么快。為解決這個問題，我們開發(fā)了配有余輝顯示器的頻譜分析儀，如圖3所示。圖3：實時頻譜分析儀顯示器顯示的信息量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)顯示器。余輝顯示器(或數(shù)字熒光顯示器)會逐點追蹤能量被測量的頻率。像素顏色表示信號存在的頻次。在溫度定標(biāo)中，紅色表示信號經(jīng)常出現(xiàn)，藍(lán)色則表示信號不經(jīng)常出現(xiàn)。快速頻譜測量與余輝相結(jié)合，可以更簡便地識別偶發(fā)事件。在使用實時顯示時，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量的速度。RTSA的主要指標(biāo)之一是偵聽概率(POI)。這個指標(biāo)決定著儀器保證能檢測到的最短信號時長。選擇窄RBW會改變測量的POI，這是要知道的一個重要因素。顯示全部信號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信息。在現(xiàn)代無線通信中，許多協(xié)議采用了某種形式的空閑通道評估。從本質(zhì)上看，這些無線電能夠確定通道忙碌程度，只在沒有其他信號使用這個頻率時才傳送信號。即使快速余輝顯示器也不能顯示兩個信號之間的關(guān)系。為確定信號的時序，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)隨時間變化情況，確定信號活動的頻次。圖4：三維頻譜圖可以記錄長期頻譜及播放問題周期。三維頻譜圖是一種瀑布式顯示畫面，繪制頻譜相對于時間的活動情況。在普通頻譜顯示畫面中，開始頻率在左，結(jié)束頻率在右。時間是Y軸，顏色表示信號幅度：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。通過這些控制功能，用戶可以記錄長期數(shù)據(jù)(幾個小時)，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題，且需要長時間監(jiān)測頻譜的情況。在處理互調(diào)制問題時，三維頻譜圖可以幫助確定基本組合元素。請記住，在RTSA中，可以立即測量整個頻寬的頻譜信息。也就是說，我們可以使用這些數(shù)據(jù)，目測實現(xiàn)載波相關(guān)，確認(rèn)源載波和互調(diào)制產(chǎn)物之間的時序關(guān)系。輕松搜尋干擾！干擾永