摘要：通信技術的不斷發展，使得產品自身愈來愈復雜，而所需要完成的測試工作也成倍增加。通過使用實時頻譜分析儀R&S?FSVR，用戶可以在頻域進行方便而全面的信號調測，及時發現問題。

1 引言

頻譜分析儀是檢測發射機發射信號質量通常使用的檢測設備，射頻工程師通過檢測結果來判斷射頻信號是否滿足產品要求。但如果射頻工程師想要觀測射頻切換過程中頻譜是如何變化的或者產品的數字信號對于射頻信號的干擾，傳統的頻譜分析儀就顯得無能為力。傳統頻譜分析儀采用外差式的工作方式，通過適當的調整自身本振的調諧范圍(本振掃描)，將給定范圍內的頻譜，進行逐點頻率下變頻至統一中頻進行信號檢測，再將信號測量結果進行拼接顯示，就得到頻譜測量的結果，因為采用本振掃描方式，傳統的頻譜儀也稱作外差式掃描頻譜儀。這樣做的優勢在于簡化中頻以及數字處理后端處理過程，但局限性是不同頻率點的數據并不是在同一時刻采樣得到，信號結果為分時采集拼接而成。而通常情況下其數據采集速度要快于數字后端的處理速度，頻譜儀通常使用‘拋棄’其中一段數據的方式，使得數據處理速率匹配。這就產生了通常說所的‘測試盲區’問題。也就是如果測試信號如果存在某些瞬態變換或者存在極短時間的干擾信號，使用外差式頻譜分析儀進行測試有很大的可能性會漏掉信號。而在數字硬件工程師通常進行數字電路信號的檢測，所用的測量儀器示波器也存在“盲區”的問題，但示波器通過在數據采集過程中提供豐富的觸發功能，使得工程師可以觀測器感興趣的信號區段。射頻工程師是否可以像數字工程師使用示波器那樣去使用頻譜儀去觀察頻譜信號的瞬態變化情況呢？

羅德與施瓦茨公司推出的R&S?FSVR實時頻譜分析儀，在保留傳統外差式頻譜分析功能的基礎上，通過在數字后端增加實時處理硬件模塊，在中頻進行無縫采集最高40MHz帶寬內的時域信號，再通過傅立葉變換將信號實時轉換至頻域，提供信號的實時頻譜多種測量結果，配合可以靈活配置的頻率觸發模板功能(見圖1)。射頻測試工程師使用R&S?FSVR既可以進行常規射頻指標的檢定，又可以進行干擾信號的查找工作。

     圖1 R&S?FSVR實時頻譜分析儀，提供7/13/30/40GHz 4個版本

2 駐留頻譜模式顯示信號發生概率

駐留頻譜模式是觀察瞬態信號的有效手段，R&S?FSVR將無縫頻譜進行疊加，取決于特定幅度的特殊信號發生頻率，R&S?FSVR將改變對應像素點的顯示顏色。例如，連續信號以紅色顯示，而非周期性短促信號以藍色顯示。如果特定信號停止發生，在設定的駐留時間到達后信號將在顯示結果中消失。駐留模式提供此類型的頻譜直方圖，是檢測信號隨時間變化的有效工具。例如，工程師能夠對鎖相環的快速瞬態反映進行分析，所有頻率和幅度發生的變化，以及概率權重，提供一個完全全新的系統頻域動態變化印象。用戶可以觀測到發射機是否存在快速頻率跳變或者幅度是否在一段時間周期內發生明顯變化。諸如此類的作用會明顯的影響整個系統，但使用外差式掃描頻譜儀很難檢測到。

圖2顯示典型的測量，分析儀捕捉和顯示每一個短促信號，提供了在特定頻域中頻率和幅度隨時間變化的完整圖樣。此種測試模式可以區分存在不同頻率電平概率，因調制方式或者符號速率不同的疊加信號(見圖3)。

     圖2 使用駐留模式測量VCO的瞬態響應

     圖3 駐留模式測量藍牙信號及干擾信號結果

3 瀑布圖功能無縫記錄頻譜

R&S?FSVR使用瀑布圖功能精確記錄時間變化，使用顏色指示信號幅度，使得頻譜通過單一的水平線進行顯示(見圖4)。瀑布圖由連續的水平線銜接組成。在實時模式下，R&S?FSVR每秒捕獲和記錄高達10000次的跡線，并存入一環形緩沖區。分析儀使用檢測機制減少數據的顯示。環形緩沖區可以存儲高達100000跡線。取決于選擇的數據更新速率。R&S?FSVR可以連續測量周期長達5h。

　
     圖4 機場雷達信號。瀑布圖顯示脈沖信號構成及其重復頻率