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自從人們實現(xiàn)了無線通信以后，無線通訊技術(shù)開始迅猛發(fā)展，發(fā)展到今天，移動網(wǎng)絡、WiFi、藍牙、RFID等技術(shù)百花齊放，RF頻譜變得越發(fā)擁擠。有時候不同類型的RF信號會相互干擾。面對快速、隨機變化的信號，在需要觀察實時頻譜的場景中，傳統(tǒng)的掃描式頻譜分析儀在需要觀察實時頻譜的場景中已經(jīng)不能滿足實時性的需求。

針對當前廣泛使用的跳頻、擴頻等無線技術(shù)對測試設備的更高要求，鼎陽科技為廣大工程師提供SSA3000X-R系列實時頻譜分析儀，用以滿足大家對實時頻譜監(jiān)測的需求。本文向大家簡單介紹實時頻譜分析儀與傳統(tǒng)的掃描式頻譜分析儀在處理信號方面的區(qū)別。
 

1.傳統(tǒng)的掃描式頻譜分析儀

傳統(tǒng)的掃描式頻譜分析儀（超外差式頻譜分析儀）會根據(jù)設定的起始頻率（屏幕最左邊）一直掃描到終止頻率（屏幕最右邊）。掃描時長與Span設置、RBW設置等相關(guān)：Span越大，RBW越小，掃描一次所花的時間越多。在復雜環(huán)境的條件下，難以很好地獲取到快速變化信號的頻域信息。掃描式頻譜分析儀掃描過程可參考下圖1。
 

圖1 傳統(tǒng)掃描式頻譜分析儀掃描過程

我們使用掃描式頻譜分析儀來分析瞬態(tài)信號(比如藍牙信號)。通過圖2可以看到每掃描一個Span得到的結(jié)果基本上都只有一個信號，但是測量的結(jié)果并不理想。頻譜儀正在掃描圖中紅色小點所在頻點上的信號，如果此時藍牙信號出現(xiàn)在其他頻點，掃描式頻譜儀則無法掃描到該信號。為了捕捉完整的藍牙信號，我們可以嘗試使用Max Hold功能來記錄出現(xiàn)過的信號（如下圖3），但是Max Hold功能在使用一段時間以后，部分信號細節(jié)會逐漸被覆蓋掉，最后甚至看不清一個完整的瞬態(tài)信號。
 

圖2 掃描式頻譜儀不同時間段掃描到的藍牙信號

圖3 使用Max Hold功能記錄信號

由此可見，除非當待測信號剛好同時出現(xiàn)在掃描到的頻點，否則待測信號是無法被掃描到的，遺漏的幾率非常大。掃描式頻譜分析儀很難捕捉到一些瞬態(tài)信號或者變化較快的異常信號，即使配合Max Hold功能記錄這段時間掃描到的信號，也會導致部分信號細節(jié)被覆蓋。與實時頻譜分析儀的掃描結(jié)果相比（下圖8），掃描式頻譜分析儀在瞬態(tài)信號捕捉方面的表現(xiàn)難盡人意。

傳統(tǒng)掃描式頻譜分析儀還可以使用Swept FFT模式來處理信號。但是需要先采集一段信號并處理，處理完這段信號后再采集下一段信號，這種模式會存在死區(qū)，也很難完整采集到瞬態(tài)信號。因此，傳統(tǒng)分析儀難以很好地獲取瞬態(tài)信號的頻域信息。

圖4 傳統(tǒng)掃描式頻譜分析儀的一種掃頻FFT工作模式

2.實時頻譜分析儀

相對于傳統(tǒng)的掃描式頻譜分析儀，實時頻譜分析儀FFT輸出處理方式不一樣。傳統(tǒng)頻譜儀采用的FFT：采集信號—處理—顯示。在頻譜儀對數(shù)據(jù)進行處理的時候，這段時間內(nèi)是采集不到信號的，信號遺漏的概率很大。

實時頻譜分析儀的FFT采用無縫處理，采集數(shù)據(jù)的同時在后臺做大量的FFT運算，數(shù)據(jù)處理的速度遠大于數(shù)據(jù)采集的速度，可一次性對整個Span信號進行快速處理。如下圖5，當處理速度大于采集速度的時候，可以保證在一直采集信號的同時，頻譜儀也能對采集到的信號進行處理，不存在遺漏信號的問題。

需要注意的是，實時頻譜分析儀并不是在所有的設置下都可以實現(xiàn)無縫處理，當Span和RBW都設置得比較大的時候，有可能導致數(shù)據(jù)采集時間小于數(shù)據(jù)處理時間，這種情況下實時頻譜分析儀無法工作在無縫處理模式。
 

圖5 實時頻譜分析儀無縫處理

在圖5中，F(xiàn)FT每次處理完之后需要等待一段時間之后才會進入下一次處理，如果某個瞬態(tài)信號剛好出現(xiàn)在某個FFT窗的邊緣，這個信號的幅度有可能被加窗影響到從而在FFT中得不到正確的體現(xiàn)，如下圖6所示。
 

圖6 加窗可能導致信號遺失

為避免這種情況，實時頻譜分析儀會采用overlap處理，通過多次FFT分析來盡量還原瞬態(tài)信號，如下圖7。通過overlap處理，可以提高瞬態(tài)信號的截獲概率和幅度測量精度。
 

圖7 使用overlap處理避免瞬態(tài)信號遺漏

實時頻譜分析儀還有一個比較重要的參數(shù)POI，即截獲概率。一般用100%POI最小持續(xù)時間來表征頻譜分析儀對信號的穩(wěn)定捕獲和測量能力。當信號的持續(xù)時間大于最小持續(xù)時間的時候，頻譜分析儀可以100%捕獲到這個信號。反之，當信號持續(xù)時間不滿足POI的條件的時候，頻譜分析儀不能保證測量結(jié)果的精度。

與傳統(tǒng)掃描式頻譜分析儀相比，實時頻譜分析儀在瞬態(tài)信號測量上有更為顯著的優(yōu)勢，下圖8中，使用實時頻譜分析儀測量藍牙信號，發(fā)現(xiàn)還有一個疑似wifi信號的干擾。
 

圖8 實時頻譜分析儀測量藍牙信號

對比傳統(tǒng)頻譜分析儀，實時頻譜儀在捕獲瞬態(tài)信號方面有更大的優(yōu)勢，可以幫助用戶更好地分析偶發(fā)或者隨機的信號。

SSA3000X-R的RTSA模式支持Density、3D、Spectrogram、PvT等多種顯示方式，方便多維度觀察復雜瞬變信號，并有可設定的頻率模塊觸發(fā)功能，同時具備模擬與數(shù)字調(diào)制分析、無線功率分析、VSWR反射測量、EMI測試模式等功能。在無線連接與移動通信測試、寬帶信號捕獲與分析、電磁兼容測試、天線與電纜測試方面上，SSA3000X-R是必不可少的工具。