下载文档原格式
频谱分析仪基础知识性能指标及实用技巧频谱分析仪是用来显示频域信号幅度的仪器，在射频领域有“射频万用表”的美称。
在射频领域，传统的万用表已经不能有效测量信号的幅度，示波器测量频率很高的信号也比较困难，而这正是频谱分析仪的强项。
本讲从频谱分析仪的种类与应用入手，介绍频谱分析仪的基本性能指标、操作要点和使用方法，供初级工程师入门学习；同时深入总结频谱分析仪的实用技巧，对频谱分析仪的常见问题以Q/A的形式进行归纳，帮助高级射频的工程师和爱好者进一步提高。
频谱分析仪的种类与应用频谱分析仪主要用于显示频域输入信号的频谱特性，依据信号处理方式的差异分为即时频谱分析仪和扫描调谐频谱分析仪两种。
完成频谱分析有扫频式和FFT两种方式：FFT适合于窄分析带宽，快速测量场合；扫频方式适合于宽频带分析场合。
即时频谱分析仪可在同一时间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率信号设置相对应的滤波器与检知器，并经由同步多工扫瞄器将信号输出至萤幕，优点在于能够显示周期性杂散波的瞬时反应，但缺点是价格昂贵，且频宽范围、滤波器的数目与最大多工交换时间都将对其性能表现造成限制。
扫瞄调谐频谱分析仪是最常用的频谱分析仪类型，它的基本结构与超外差式接收器类似，主要工作原理是输入信号透过衰减器直接加入混波器中，可调变的本地振荡器经由与CRT萤幕同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，再将混波器与输入信号混波降频后的中频信号放大后、滤波与检波传送至CRT萤幕，因此CRT萤幕的纵轴将显示信号振幅与频率的相对关系。
基于快速傅立叶转换（FFT）的频谱分析仪透过傅立叶运算将被测信号分解成分立的频率分量，进而达到与传统频谱分析仪同样的结果。
新型的频谱分析仪采用数位方式，直接由类比/数位转换器（ADC）对输入信号取样，再经傅立叶运算处理后而得到频谱分布图。
频谱分析仪透过频域对信号进行分析，广泛应用于监测电磁环境、无线电频谱监测、电子产品电磁兼容测量、无线电发射机发射特性、信号源输出信号品质、反无线窃听器等领域，是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具，特别针对无线通讯信号的测量更是必要工具。
频谱分析仪中频带宽的设计作者：何高楼、陈爽单位：中国电子科技集团公司第四十一研究所、电子测试技术国家重点实验室转载：国外电子测量技术发布时间：2008-01-15引言大多数接收机的中频频率是固定的，并在此频率上设计带通滤波器来抑制干扰、提高接收灵敏度。
在某些宽带接收机中，中频的带宽需要根据实际应用情况进行调节，如多速率的宽带通信系统等，带宽必须和码元速率相匹配，过大或过小都会对接收机的性能产生很大的影响。
频谱分析仪也不例外，只不过要求更高，中频带宽滤波器的设计直接关系到整机动态范围、频率分辩率、解调带宽以及功率测量准确度等关键技术指标。
1 设计原理在某些特定的情况下，采用开关切换的方法是一种简洁而且适用的方法，但这只适用于带宽变化不多的场合下，比如4-5个以下。
随着带宽数量的增加，这种方法就不再适用，其带来的最直接结果是电路变得异常庞大和复杂。
图1 同步调谐滤波器频谱分析仪需要的中频带宽可能从几赫兹到几兆赫兹连续变化[2]。
对于这些需求，采用程控带宽滤波器是比较简洁而且经济的方法。
对于程控带宽滤波器来说，同步调谐滤波器是一种比较理想的解决方法。
如图1所示：它由多级中心频率和Q值相等的谐振回路组成。
各级之间通过FET高阻放大器缓冲隔离。
单级的带宽由下式给出[1]：通过改变串联电阻Rs可以降低整个谐振回路的Q值，从而改变带宽，它通常由PIN二极管构成。
这种电路结构有许多优点：调节方便；容许各级间的轻微不平衡；具有良好的脉冲响应特性；群时延变化较小；另外，这种拓扑结构的总Q值大于单级的Q值。
级联后的总带宽可用级联公式计算如下[1]：式中，n为谐振回路的级数，为n级谐振后的电路总带宽，为单级谐振回路的带宽；如果采用4级级联谐振回路，通过式(2)可以算出单级带宽为总带宽的2.3倍。
图2 程控中频带宽滤波器实现原理框图分辨率带宽反映了频谱仪的不同档次，经济型为1kHz～3MHz；中档型约为30Hz～3MHz；高档为1Hz～3MHz。
民航Ku波段卫星室内设备测试方法浅析1. 引言1.1 研究背景民航Ku波段卫星通信在航空领域中起着至关重要的作用，不仅可以提供飞行员与地面指挥中心之间的实时通信，还可以支持飞机上各种设备的数据传输和互联网连接。
随着航空业的快速发展和数字化转型，对民航Ku波段卫星室内设备测试方法的研究和改进也变得尤为重要。
在过去的实践中，对民航Ku波段卫星室内设备的测试方法往往局限于传统的测试手段和设备，存在测试效率低、测试精度低的问题。
为了更好地满足航空业对通信设备性能和稳定性的要求，需要对测试方法进行深入研究和优化。
本研究旨在通过对民航Ku波段卫星室内设备测试方法的深入探讨和分析，提出更为有效和精准的测试方案，为航空业的发展和安全提供更好的支持。
通过对测试设备和测试原理的介绍，详细解析测试方法的步骤，分析测试结果，找出存在的问题并提出解决方案，本研究试图为民航Ku波段卫星通信领域的测试方法提供新的思路和方法，为提升设备性能和保障飞行安全做出贡献。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨民航Ku波段卫星室内设备测试方法，通过对测试设备及原理的介绍，对测试方法步骤进行详细解析，对测试结果进行分析，以及发现测试存在的问题并提出解决方案，最终得出结论和展望未来研究方向。
通过本研究，我们希望能够为民航Ku波段卫星通信设备的测试提供可靠、高效的方法和技术支持，确保设备在正常运行中具有稳定、可靠的性能，提高卫星通信系统的运行效率和安全性。
通过对测试方法的深入研究，可以不断完善和改进设备测试流程，提高测试的准确性和可靠性，为相关领域的发展和应用提供技术支持和指导。
通过本研究，为民航Ku波段卫星室内设备的测试方法提供新的思路和创新，达到更好的测试效果和应用效果。
1.3 研究意义本文旨在对民航Ku波段卫星室内设备测试方法进行浅析，旨在探讨该领域的相关研究问题，提出解决方案，并为未来的研究提供参考。
民航Ku波段卫星室内设备测试方法的研究具有重要的实际意义和应用价值，具体表现在以下几个方面：民航Ku波段卫星通信系统是民航领域的重要组成部分，其性能稳定与否直接关系到民航航班的通信质量和安全。
伴随国家5G技术的全面发展，各地5G发射基站开始大规模建设，其中5G信号发射频带范围为联通3 500MHz～3 600MHz、电信3 400MHz～3 500MHz、移动2 515MHz～2 615MHz，在其信号覆盖范围内，会对同频或临频无线信号造成干扰；我国对卫星信号使用频率规定为3 400MHz～4 200MHz（2019年前）[1]，其中联通、电信的5G信号频带范围恰巧在卫星信号接收频带范围内，为解决信号间的干扰，卫星信号接收频率调整为3 700MHz～4 200MHz，以避免同频干扰；但是，在实际应用中通过移频是否能完全能避免5G 信号对卫星接收信号的干扰呢？答案是否定的，移频不能彻底解决卫星接收干扰问题，这就要求从其他途径，如加装前级滤波器、更换窄带高频头、加装滤网等方面考虑解决。
1 5G对卫星接收干扰试验在卫星移频后（3 700Mhz～4 200Mhz）我们联合5G基站使用方对5G信号是否对卫星接收造成影响做了测试实验。
首先逐个开启5G基站，然后从低功率逐渐递增，测试完一个基站后关闭该基站，再进行下个基站测试；再依据测试结果（对卫星接收不造成影响的发射功率）逐个开启5G基站，直到对卫星接收造成影响；测试发射功率设置为100W、150W、200W；测试结果表明5G基站发射功率为200W、150W、100W时对卫星接收信号有明显影响。
我们通过频谱分析仪获取卫星受干扰频谱，如图1。
在中心频率1 550MHz至1 750MHz频谱明显杂乱无序，明显为5G信号混进卫星高频头后形成，C波段卫星接收信号抗5G干扰分析及解决方案曹 勇摘 要 文章介绍了5G信号对C波段卫星接收天线的干扰，通过实验测试结果，分析卫星接收天线受干扰类型，从理论上证实卫星天线高频头所受干扰为5G信号的强功率引起的非线性饱和失真；解决方案初步为加装带通滤波器，使用专业测试仪器对器件进行测试分析，通过指标比较改进带通滤波器结构，最终实现解决干扰问题，以及后期环境恶化解决手段。
I G I T C W技术 分析Technology Analysis60DIGITCW2023.091 广播电视卫星地球站工作原理与5G信号干扰问题分析广播电视卫星地球站一般使用C 波段作为下行频段。
C 波段是我国广播电视业务的核心频段，其下行频率范围为3 400～4200 MHz ，其中扩展C 波段为3 400～3 700 MHz 。
根据工业和信息化部的规划，我国5G 网络的主要工作频段为3 300～3 600 MHz 和4 800～5 000 MHz ，其中中国电信和中国联通的5G 频段为3 400～3 600 MHz ，与卫星扩展C 波段有部分重叠。
这就意味着5G 基站发射的信号和卫星下行信号可能会在同一频率或相邻频率上发生碰撞，形成同频或邻频干扰。
同频干扰是指5G 基站发射信号和卫星下行信号载频相同的干扰，这是最严重的一种干扰，因为它们完全重合，无法通过滤波等方式分离。
邻频干扰是指5G 基站发射信号和卫星下行信号载频相邻的干扰，这种干扰取决于卫星接收天线的高频头性能，如果高频头的选择性不好，会使得5G 干扰信号的部分变频分量进入卫星有用信号的频率范围。
5G 信号的功率较高，如果与广播电视卫星地球站的工作频段相近或重叠，就会导致接收站的前端放大器饱和，无法正常接收卫星信号，从而影响广播电视节目的传输质量和覆盖范围[1]。
5G 基站信号对卫星接收系统的干扰影响主要取决于两者之间的距离、方位、天线大小和方向、接收系统的损耗等因素。
5G 基站信号对卫星接收系统的干扰会导致接收载噪比和误码率等指标下降，影响卫星信号的质量和可靠性。
5G 信号对广播电视卫星地球站的干扰会造成卫星接收系统载噪比和误码率等指标下降，影响卫星电视信号的质量和稳定性。
5G信号对广播电视卫星地球站的干扰分析及对策姜 伟（白山市电视转播台，吉林 白山 134300）摘要：5G网络具有高速率、低时延、高容量等特点，为人们提供了更好的网络体验。
实验一卫星信号传输测试一、实验目的1．掌握卫星通信系统的组成及其工作原理。
2．掌握频谱分析仪的操作和参数设置。
3．掌握天线对准卫星的调整方法。
4. 掌握地球站发送和接收参数的设置、E B/N0、误码率和接收信号频谱的测量方法。
5．掌握天线方向图的测量原理和方法。
二、实验内容1．安装调整便携站、固定站卫星通信地球站设备，使其工作正常。
2．调整便携站、固定站卫星通信地球站天线对准目标卫星。
3．用频谱仪测量便携站、固定站接收的卫星信标信号电平，并测出天线极化隔离度。
4．利用卫星链路在便携站、固定站两个地球站之间传输IP电话(或其他）信号。
5．按要求调整便携站、固定站的接收和发送参数，使卫星通信系统处于最佳工作状态。
6．改变传输速率，测试不同传输速率下便携站发、固定站收的E B/N0、误码率和接收信号频谱，观察不同传输速率下接收信号的质量有何变化。
7．测量便携站天线接收方向图，计算便携站天线接收增益。
三、实验原理3．1卫星通信实验系统的组成及其主要部件作用图1-1是实验用的一种简单的卫星通信系统，它由一颗卫星转发器，两个地球站和上行线路、下行线路组成，并构成卫星链路，进行卫星信号的传输测试。
1．卫星转发器卫星转发器是一个建立在空中的微波中继站。
卫星转发器由天线、双工器、接收设备、变频器和发射设备等组成。
作用是将地球站发来的上行信号进行低噪声放大，变频，再经功率放大后发到其他地球站。
2．上行线路、下行线路从发射地球站到卫星的这一段线路称为上行线路，从卫星到接收地球站的这一段线路称为下行线路。
上行线路、下行线路都是电磁波的传播空间，电磁波将通信卫星和地球站连接起来构成卫星通信链路，完成卫星通信的长途传输任务。
3．卫星通信地球站卫星通信地球站是卫星通信系统中设置在地面上的通信终端站，用户通过地球站接入卫星通信线路进行卫星通信。
地球站的作用是向卫星发送和接收来自卫星的各种信号。
地球站上的主要设备及其作用是：便携式卫星通信地球站固定式卫星通信地球站Ku频段0.9米天线便携式卫星通信地面站Ku频段1.2米天线固定式卫星通信地面站图1-1 卫星通信实验系统原理框图1) 天馈线天馈线由天线、馈线、双工器、天线伺服控制器等部分组成。
运营维护技术 2024年1月25日第41卷第2期227 Telecom Power TechnologyJan. 25, 2024, Vol.41 No.2刘晓春：无线电频谱数据的 实时监测与大数据分析2.3 利用大数据分析技术优化频谱利用对大量监测数据进行存储、整合和分析，挖掘频谱利用的潜在规律。
通过历史数据和预测模型，预测未来的频谱需求，实现资源的预先分配和优化。
根据实时监测数据和预测结果，动态调整频谱分配，提高频谱利用效率。
数据挖掘的这2类任务并不是完全独立的，它们往往需要相互配合，同时结合领域知识和业务需求来开展[5]。
频谱的数据挖掘需要依据具体任务类别选择针对性的模型，为能够适应不同的需求和技术应用，需要经过监测数据预处理、监测数据分析及数据结果可视化3步。
监测数据预处理是数据挖掘前的关键步骤，旨在将原始数据转化为适用于分析的形式。
监测数据分析作为数据挖掘的核心环节，能够运用各类算法与技术，从预处理后的数据中提取有价值的信息与知识。
构建分类模型，识别数据中的不同类别或群体。
最终利用数据可视化将挖掘结果以图形、图像、动画等直观的形式展示出来，有助于用户理解和解释挖掘结果，实现数据的更好理解和应用。
针对不同的数据特性和业务需求，需要选择适当的挖掘算法。
K -均值聚类是一种无监督学习方法，用于将对象组合到K 个聚类中，使同一个聚类中的所有数据项尽可能相似，而不同聚类中的数据项尽可能不相似。
数据点x 和y 之间的欧几里得距离为 ()()2i i 1ni d x,y x y ==−∑ （2）式中：x i 、y i 为数据点x 和y 在第i 个维度上的值；n 为数据的维度。
设数据分为2个聚类，确定数据点坐标为 （6，10），将该坐标点视为输入项，使用K -均值聚类算法计算它与各个聚类中心之间的距离。
聚类1的 中心坐标是（4，7），聚类2的中心坐标是（9，2）。
根据式（2），通过比较数据坐标与聚类1中心和聚类2中心的距离，可以将数据点位分配到距离最近的聚类。
如何使用超外差式频谱分析仪对TDMA脉冲信号进行准确的频谱测量TDMATDMA时分多址技术即Time Division Multiple Access，是通信技术中基本的多址技术之一，在当前许多的移动通信系统如GSM、PHS（小灵通）、卫星通信、光纤通信、数字集群(TETRA、iDEN)，以及未来的数字对讲机系统中被广泛采用。
时分多址的原理是将时间分割成周期性的帧（Frame），每一帧由若干个时隙（slot）组成，各时隙均可以作为承载业务的信道供移动终端使用。
当进行信号传输时，各移动终端在各自对应的时隙上向基站发送脉冲信号。
在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到来自各移动终端的脉冲信号而不混淆。
同时，基站发向各个移动终端的脉冲信号都会按顺序安排在指定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能够在混合的信号中把基站发给它的脉冲信号加以区分并接收下来。
与FDMA（频分多址）相比，TDMA具有通信质量高、保密较好、系统容量较大等优点，但它必须要求精确的定时和同步以保证移动终端和基站间的正常通信，技术上比较复杂。
这一特点也决定了对于TDMA信号的测量与传统的模拟调制连续波信号有很大差别。
如何运用常用的测量仪表对TDMA信号进行准确测量，对于TDMA技术的研发人员、检测人员来说是必须掌握的技术。
本文旨在介绍利用检测领域常见的超外差式频谱分析仪，对TDMA信号在频域进行准确的测量。
并以实际的PHS信号为例，详细介绍整个测量过程以及测量原理。
1 TDMA1.1 利用超外差式频谱分析仪对PHS信号测量的理论结果以PHS信号为例，我们首先利用超外差式频谱分析仪在正常的扫描模式下，测量PHS信号。
用信号发生器产生一个标准的PHS脉冲信号，如图1所示。
并将其送入超外差式频谱分析仪，信号发生器与频谱分析仪间的连接方式如图2所示。
图1 由信号发生器产生的标准TDMA脉冲信号(以PHS信号为例)图2 信号发生器与频谱分析仪间的连接方法所测量的PHS脉冲信号为pi/4-DQPSK方式调制、有用信息部分由伪随机比特(PN9或PN15)填充的脉冲信号组成，在时域上该信号为非周期性信号。
导航卫星导航信号频谱自动监测和判读软件设计崔小准;李懿;刘庆军【摘要】提出了一种导航卫星导航信号频谱自动化监测和判读软件设计和实现方案,该软件利用控制计算机通过通信端口控制频谱分析仪,进行分时设置各频点导航信号详细频谱参数.对频谱分析仪的显示屏幕进行屏幕拷贝、计算机机界面显示和自动保存,通过采集频谱分析仪的频谱数据,进行数据处理,得到每个频点导航信号在指定带宽内的通带功率,与预定的门限比较,超出门限,则判定异常,通过音箱,立刻发出报警声音,提醒相关人员进行及时处理.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2013(021)001【总页数】3页(P4-6)【关键词】导航卫星;导航信号频谱;自动监测【作者】崔小准;李懿;刘庆军【作者单位】中国空间技术研究院总体部,北京 100094);中国空间技术研究院总体部,北京 100094);中国空间技术研究院总体部,北京 100094)【正文语种】中文【中图分类】TP3680 引言导航卫星研制过程的大型实验中，要求导航卫星连续发播导航信号，因此需要通过使用频谱仪连续监视下行发播的导航信号，导航频谱情况能直观反映导航系统分机的状况，尤其是大功率开关、行波管放大器的健康状态，而且需要连续保存导航信号的详细频谱参数，以备出现异常情况时通过导航信号频谱来进行故障排查和问题分析。
由于导航卫星发播的是多个频点的导航信号［1］，使用一个频谱仪无法同时观察各导航信号的详细频谱状况，用多个频谱仪，将导致监测设备成本投入大。
最关键的问题是，导航卫星某些大型实验需要不断电工作持续时间长达十余天［2］，在实验过程中，特别是某些与大功率相关的异常现象，一旦不能及时发现导致处理延误，可能进一步地造成某些贵重设备的烧毁、试验项目的失败，给航天科研生成带来重大损失。
因此要求监测软件对频谱的异常进行实时判断和报警。
为了解决导航卫星大型实验过程中导航信号连续监视、各频点导航信号详细频谱参数保存以及频谱的正确性判读困难的问题，开发一套导航卫星导航信号频谱自动化监测和判读软件，该软件在运行过程中自动完成各个频点导航信号详细频谱特征的频谱图保存，并具导航信号频谱自动判读和异常报警功能。
