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扫频频谱仪与实时频谱仪原理以及区别

作者:广东泰测电子有限公司 浏览: 发表时间:2022-03-28 09:11:20

自无线通信实现以来,无线通信技术开始快速发展。如今,移动网络、WiFi、蓝牙、RFID等技术蓬勃发展,RF频谱变得越来越拥挤。有时不同类型的RF信号会相互干扰。面对快速随机变化的信号,传统的扫描频谱分析仪在需要观察实时频谱的场景中无法满足实时需求。

针对广泛使用的跳频、扩频等无线技术对测试设备的更高要求,本文简要介绍了实时频谱分析仪与传统扫描频谱分析仪在处理信号方面的区别。

1.传统的扫描频谱分析仪。

传统的扫描频谱分析仪(超外差频谱分析仪)将根据设定的起始频率(屏幕左侧)扫描到终止频率(屏幕右侧)。扫描时间与Span设置、RBW设置等有关:Span越大,RBW越小,扫描时间越长。在复杂的环境下,很难获得快速变化信号的频域信息。

我们使用扫描频谱分析仪来分析瞬态信号(如蓝牙信号)。通过图1,我们可以看到每次扫描水疗中获得的结果基本上只有一个信号,但测量结果并不理想。频谱仪正在扫描图中红点所在频点上的信号。如果此时蓝牙信号出现在其他频点,则扫描频谱仪无法扫描该信号。为了捕捉完整的蓝牙信号,我们可以尝试使用MaxHold功能记录出现的信号(如下图2所示),但使用一段时间后,一些信号细节将逐渐被覆盖,***终甚至看不到完整的瞬态信号。

频谱仪

不同时间段扫描的蓝牙信号。

实时频谱仪

图2使用MaxHold功能记录信号。

可以看出,除非待测信号同时出现在扫描的频点,否则待测信号无法扫描,遗漏的概率非常高。扫描频谱分析仪很难捕捉到一些瞬态信号或快速变化的异常信号。即使用MaxHold功能记录在此期间扫描的信号,一些信号细节也会被覆盖。与实时频谱分析仪的扫描结果(下图3)相比,扫描频谱分析仪在瞬态信号捕获方面的表现令人满意。

传统的扫描频谱分析仪也可以使用SweptFFT模式来处理信号。然而,在收集下一个信号之前,需要收集一个信号并处理它。该模式将存在死区,并且难以完全收集瞬态信号。因此,传统的分析仪很难很好地获取瞬态信号的频域信息。

2.实时频谱分析仪。

与传统的扫描频谱分析仪相比,实时频谱分析仪的FFT输出处理方法不同。传统频谱仪使用的FFT:采集信号-处理-显示。当频谱仪处理数据时,在此期间无法收集信号,信号遗漏的概率很高。

实时频谱分析仪的FFT采用无缝处理。在收集数据的同时,在后台进行了大量的FFT操作。数据处理的速度远远大于数据收集的速度。整个水疗信号可以一次快速处理。当处理速度大于收集速度时,可以确保频谱仪在始终收集信号的同时处理收集到的信号,没有遗漏信号的问题。

需要注意的是,实时频谱分析仪并能实现实时频谱分析仪的无缝处理。当Span和RBW设置较大时,数据采集时间可能小于数据处理时间。在这种情况下,实时频谱分析仪不能在无缝处理模式下工作。

为了避免这种情况,实时频谱分析仪将采用overlap处理,并通过多次FFT分析尽可能恢复瞬态信号。实时频谱分析仪还有一个更重要的参数POI,即截获概率。频谱分析仪的稳定捕获和测量能力通常用100%POI的***小持续时间来表示。当信号持续时间大于***小持续时间时,频谱分析仪可以捕获100%的信号。相反,当信号持续时间不符合POI条件时,频谱分析仪无法保证测量结果的准确性。

与传统的扫描频谱分析仪相比,实时频谱分析仪在瞬态信号测量方面具有更显著的优势。在下图3中,使用实时频谱分析仪测量蓝牙信号,发现另一个疑似wifi信号的干扰。

扫频频谱仪

图3实时频谱分析仪测量蓝牙信号。

与传统的频谱分析仪相比,实时频谱仪在捕获瞬态信号方面具有更大的优势,可以帮助用户更好地分析偶尔或随机的信号。


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