無線技術(shù)復(fù)雜度飆升 頻譜分析持續(xù)進(jìn)化

 頻譜分析儀是在其頻率范圍內(nèi)測量輸入信號的頻譜（幅值對頻率關(guān)系）的儀器。它的主要作用是測量信號的功率譜。頻譜分析儀的輸入信號是電信號。但是只要搭配合適的趕測器，也可以測量聲波、光波等其他信號的頻譜。也有專門的光譜分析儀，能夠用單色器之類的光學(xué)儀器直接測量光波的頻譜。

透過分析電子信號，可以在頻譜中觀察到其主要頻率、功率、失真、諧波、帶寬，和其它頻譜分量等。這些在時(shí)域波形中是不容易被探測到的，然而這些參數(shù)在描述無線發(fā)射器等電子設(shè)備的特性時(shí)卻是非常有用。

頻譜分析儀顯示的是在水平軸上的頻率和垂直軸上的幅度。不經(jīng)意地看，一臺(tái)頻譜分析儀像是一個(gè)示波器。事實(shí)上，一些實(shí)驗(yàn)室儀器在功能上既可以作為示波器，又可以作為頻譜分析儀。

頻譜分析功能持續(xù)進(jìn)化
無線與廣播技術(shù)近來發(fā)展迅速，也快速運(yùn)用到多數(shù)人的日常生活之中。尤其在射頻訊號的詳盡測量、分析與評估上，頻譜分析儀更是扮演重要的角色。無線技術(shù)持續(xù)發(fā)展出最新的應(yīng)用，使頻譜分析儀所需的復(fù)雜度、功能等級和效能也不斷提高。因此為了滿足工程師的需求，頻譜分析儀必須持續(xù)進(jìn)化。

Anritsu針對這樣的需求，推出一系列的頻譜分析儀，包含手持式和平臺(tái)式，測量功能涵蓋從50Hz到110GHz的頻率，還可選擇性透過外部混合解決方案延伸范圍到325 GHz。Spectrum Master手持式頻譜分析儀為現(xiàn)場環(huán)境提供了彈性，可用來找出、識別、記錄和解決通訊系統(tǒng)的問題，同時(shí)亦能維持測量精度。MS2850A/MS2840A/MS2830A/MS2690A系列采用創(chuàng)新的分析技術(shù)，具有效能與精度，且價(jià)格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

隨著監(jiān)管的要求越來越多、削減成本的壓力越來越大，而提高系統(tǒng)的正常運(yùn)行始終是最優(yōu)先的考慮。安立知的MS2712E Spectrum Master頻譜分析儀易于使用、功能強(qiáng)且性價(jià)比高。借助這款為適應(yīng)嚴(yán)酷的戶外條件而設(shè)計(jì)的頻譜分析儀，能夠監(jiān)控、定位、識別和分析各種范圍的無線訊號，其中包括cellular、2G/3G/4G、 land mobile radio、Wi-Fi 和廣播訊號。MS2712E有多個(gè)配置選件，其多功能效能夠滿足定位和識別寬廣頻率范圍內(nèi)的訊號的需求，無需再單獨(dú)學(xué)習(xí)多種儀器的操作以及隨身攜帶多種儀器。Spectrum Master特色如下：

* 測量：占用帶寬、通道功率、ACPR、C/I、頻譜發(fā)射屏蔽

* 干擾分析：頻譜圖、訊號強(qiáng)度、RSSI、訊號ID、干擾映像

* 3GPP訊號分析 GSM/EDGE、W-CDMA/HSPA+、TD-SCDMA/HSPA+、LTE/LTE-A、TD-LTE/LTE-A

* 3GPP2訊號分析儀cdmaONE/CDMA20001X、CDMA20001xEV - DO

* IEEE 802.16的訊號分析固定WiMAX與移動(dòng)WiMAX

* 數(shù)字電視ISDB-T、DVB-T/H訊號分析

* 20MHz的解析帶寬

* 動(dòng)態(tài)范圍：> 102 dB in 1 Hz RBW

* DANL: -162 dBm in 1 Hz RBW

* 相位噪聲(Phase Noise)：-100 dBc /Hz 最大值 @10 kHz的偏移量在1 GHz

* 頻率精準(zhǔn)度：GPS開啟狀態(tài)下為<+/-50 ppb

 

圖一 : 手持式頻譜分析儀

惡劣環(huán)境的精確量測挑戰(zhàn)
對于難以到達(dá)的惡劣環(huán)境來說，準(zhǔn)確的微波頻譜量測實(shí)有其必要性。無論日夜、晴雨、冷熱，或者在船上、飛機(jī)上或車上，惡劣的環(huán)境都是一大挑戰(zhàn)。在這些情況下，使用者有賴于手持式儀器來完成高效能和高精準(zhǔn)度的量測。

是德科技（Keysight）多用途手持式微波頻譜分析儀FieldFox B系列具備高量測準(zhǔn)確度，帶寬可達(dá)100MHz，支持5G實(shí)地測試所需的寬帶實(shí)時(shí)頻譜分析。FieldFox B系列分析儀，提供寬帶、無間隙的實(shí)時(shí)量測，以支持5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)地測試。此外，這些新功能讓客戶能夠精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)最近的干擾威脅，以免其衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)遭到破壞。FieldFox B手持式分析儀堅(jiān)固耐用又方便攜帶，具有下列多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：

* 100MHz實(shí)時(shí)寬帶，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的蜂巢式基地臺(tái)測試。

* 符合美國PRF-28800F規(guī)范，可承受爆炸沖擊和潮濕環(huán)境。

* 平均顯示噪聲位準(zhǔn)（DANL）改善了10dB，有助于量測低噪聲信號，可偵測微弱的干擾。

* 可收集、播放并分析電子戰(zhàn)測試所需的原始I/Q數(shù)據(jù)。

* 省時(shí)、省空間，可針對每一種運(yùn)作模式提供任務(wù)導(dǎo)向的操作接口。

* 精準(zhǔn)處理例行維護(hù)和深度疑難解答，提供各種量測應(yīng)用軟件，以滿足特殊量測需求。

* 透過89600 VSA軟件，輕松將量測結(jié)果從現(xiàn)場傳到實(shí)驗(yàn)室，以完成進(jìn)一步分析。


 
圖二 : 頻譜分析儀也經(jīng)常用于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場測試。

執(zhí)行多種量測任務(wù)
在射頻實(shí)驗(yàn)室，R&S FPL1000和示波器或萬用表一樣不可或缺。它是一款單機(jī)可執(zhí)行多種量測任務(wù)的儀器。該儀器不僅支持頻譜分析，而且支持使用功率探棒的高精度功率量測以及模擬和數(shù)字調(diào)變訊號分析。

可靠的射頻性能使FPL1000成為可在實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)和維修中使用的理想儀器。1 dB步進(jìn)衰減器便于用戶在儀器的最大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)執(zhí)行量測。前置放大器進(jìn)一步擴(kuò)展靈敏度級別。得益于高靈敏度以及低相位噪聲性能，該儀器能夠分析鄰近載波的極小干擾訊號。

使用FPL1000與使用智能型手機(jī)提供一樣的直觀體驗(yàn)。簡單輕掃屏幕，即可調(diào)整中心頻率或參考位準(zhǔn)。雙指手勢操作可調(diào)整掃帶寬度或顯示功率位準(zhǔn)，10.1吋屏幕具有1280× 800像素分辨率，能夠清晰地顯示訊號。用戶還可以自定義屏幕上的量測結(jié)果布局。使用多視圖顯示模式可以在一個(gè)屏幕上組合顯示不同的量測模式和所有量測結(jié)果。

由于高度只有一個(gè)手掌寬，因此能夠安裝到任何工作場所，并且為被測設(shè)備以及其他量測儀器留出足夠的空間。輕量以及電池供電設(shè)計(jì)也便于使用者隨時(shí)隨地進(jìn)行量測。FPL1000訊號與頻譜分析儀主要特點(diǎn)如下：

* 頻率范圍：5 kHz至7.5 GHz

* SSB相位噪聲：10 kHz偏移（1GHz載波）時(shí)–108 dBc (1 Hz)

* 使用前置放大器時(shí)的 DANL：–166 dBm，10 MHz 至 2 GHz

* 輕便小巧

* 電池供電或12V/24V直流操作（選配）

* 使用功率探棒（選配）

* 40MHz分析帶寬（選配）

* 模擬及數(shù)字訊號分析（選配）

* 選通掃頻、窄頻分辨率濾波器和瀑布圖量測為標(biāo)配

 
圖三 : 單一儀器可執(zhí)行多種量測任務(wù)已經(jīng)成為趨勢

PXI帶來高彈性優(yōu)勢
頻譜與訊號分析器可量測頻域內(nèi)的電子訊號。這類產(chǎn)品適用于無線通信、RFIC 特性測試、雷達(dá)測試、頻譜監(jiān)控與訊號情報(bào)。NI國家儀器的PXI向量訊號分析器，可執(zhí)行向量訊號分析與頻譜分析，以進(jìn)行極高傳輸量及高效能的RF量測，此外還可以提供廣泛的頻率范圍、實(shí)時(shí)訊號分析，以及進(jìn)階的訊號處理功能。

PXI向量訊號分析器可針對各種無線技術(shù)執(zhí)行量測，例如GSM、EDGE、WCDMA、LTE-Advance Pro、5G、無線LAN與藍(lán)牙。特定型號還具備LabVIEW可程序化FPGA，方便工程?針對進(jìn)階量測應(yīng)用進(jìn)行客制化。

PXI向量訊號分析器適用于微波測試、無線測試、雷達(dá)測試、頻譜監(jiān)控、軟件定義無線電（SDR）、無線電監(jiān)控、干擾感測、訊號情報(bào)，以及其他應(yīng)用領(lǐng)域。

 
圖四 : PXI可為測試帶來高彈性優(yōu)勢

至于PXI向量訊號收發(fā)器（VST），則是結(jié)合了向量訊號產(chǎn)生器與向量訊號分析器，并提供FPGA架構(gòu)的實(shí)時(shí)訊號處理與控制功能。VST結(jié)合了軟件定義無線電架構(gòu)的彈性，以及RF儀器等級的效能。工程師可使用VST測試各種行動(dòng)通訊與無線標(biāo)準(zhǔn)，并擴(kuò)充小型PXI Express規(guī)格，以支持多重輸入/多重輸出（MIMO）設(shè)定。VST軟件是采用LabVIEW FPGA建置而成，會(huì)針對不同應(yīng)用領(lǐng)域提供入門指引，舉凡應(yīng)用程序IP、參考設(shè)計(jì)、范例，還是LabVIEW范例項(xiàng)目，皆已包含于其中。