频谱仪在分析无线电干扰中的应用

频谱仪在分析无线电干扰中的应用

2007-03-02

申浩张旭东

频谱仪是一种将信号电压幅度随频率变化的规律予以显示的仪器。频谱仪在电磁兼容分析方面有着广泛的应用，它能够在扫描范围内精确地测量和显示各个频率上的信号特征，使我们能够“看到”电信号，从而为分析电信号带来方便。

1频谱仪的原理

频谱仪是一台在一定频率范围内扫描接收的接收机，它的原理图如图1所示。

图1 频谱分析仪的原理框图

频谱分析仪采用频率扫描超外差的工作方式。混频器将天线上接收到的信号与本振产生的信号混频，当混频的频率等于中频时，这个信号可以通过中频放大器，被放大后，进行峰值检波。检波后的信号被视频放大器进行放大，然后显示出来。由于本振电路的振荡频率随着时间变化，因此频谱分析仪在不同的时间接收的频率是不同的。当本振振荡器的频率随着时间进行扫描时，屏幕上就显示出了被测信号在不同频率上的幅度，将不同频率上信号的幅度记录下来，就得到了被测信号的频谱。进行干扰分析时，根据这个频谱，就能够知道被测设备或空中电波是否有超过标准规定的干扰信号以及干扰信号的发射特征。

要进行深入的干扰分析，必须熟练地操作频谱分析仪，关键是掌握各个参数的物理意义和设置要求。

（1）频率扫描范围

通过调整扫描频率范围，可以对所要研究的频率成分进行细致的观察。扫描频率范围越宽，则扫描一遍所需要时间越长，频谱上各点的测量精度越低，因此，在可能的情况下，尽量使用较小的频率范围。在设置这个参数时，可以通过设置扫描开始频率和终止频率来确定，例如：start frequency=150 MHz，stop frequency=160MHz；也可以通过设置扫描中心频率和频率范围来确定，例如：center frequency=155 MHz，span=10 MHz。这两种设置的结果是一样的。Span越小，光标读出信号频率的精度就越高。一般扫描范围是根据被观测的信号频谱宽度或信道间隔来选择。如分析一个正弦波，则扫描范围应大于2f（f为调制信号的频率），若要观测有无二次谐波的调制边带，则应大于4f。

（2）中频分辨率带宽

频谱分析仪的中频带宽决定了仪器的选择性和扫描时间。调整分辨带宽可以达到两个目的，一个是提高仪器的选择性，以便对频率相距很近的两个信号进行区别，若有两个频率成分同时落在中放通频带内，则频谱仪不能区分两个频率成分，所以，中放通频带越窄，则频谱仪的选择性越好。另一个目的是提高仪器的灵敏度。因为任何电路都有热噪声，这些噪声会将微弱信号淹没，而使仪器无法观察微弱信号。噪声的幅度与仪器的通频带宽成正比，带宽越宽，则噪声越大。因此减小仪器的分辨带宽可以减小仪器本身的噪声，从而增强对微弱信号的检测能力。根据实际经验，在测量信号功率时，一般来说，分辨率带宽RBW宜为扫描宽度的1％—3％，即可保证测量精度。

分辨带宽一般以3dB带宽来表示。当分辨带宽变化时，屏幕上显示的信号幅度可能会发变化。这是因为当带宽增加时，若测量信号的带宽大于通频带带宽，由于通过中频放大器的

信号总能量增加，显示幅度会有所增加。若测量信号的带宽小于通频带宽，如对于单根谱线的信号，则不管分辨带宽怎样变化，显示信号的幅度都不会发生变化。信号带宽超过中频带宽的信号称为宽带信号，信号带宽小于中频带宽的信号称为窄带信号。根据信号是宽带信号还是窄带信号能够有效地确定干扰源。

（3）扫描时间

仪器接收的信号从扫描频率范围的最低端扫描到最高端所使用的时间叫做扫描时间。扫描时间与扫描频率范围是相匹配的。如果扫描时间过短，测量到的信号幅度比实际的信号幅度要小。对长发干扰应设置较长的扫描时间，以便精确测量干扰幅度，对随机干扰则扫描时间可以设得较短，以便迅速捕捉干扰。

（4）视频带宽

视频带宽VBW是中频检波器后的低通滤波器（称为视频滤波器）的带宽。视频滤波器可以对噪声起平滑作用，便于在噪声中测试微弱信号，所以我们只在测试微弱信号时，调整视频带宽的大小，以便观察与噪声电平很接近的信号。调整视频带宽不影响频谱仪的分辨率。

3用频谱分析仪分析干扰信号

（1）同频干扰的分析

凡由其他信号源发送出来与有用信号的频率相同并以同样的方法进入收信机中频通带的干扰都称为同频干扰。由于同频干扰信号与有用信号同样被放大、检波，那么接收机将不能区分有用信号和干扰信号，其结果是有用信号和干扰信号同时播放出来。同频干扰包括同频失真干扰和同频阻塞干扰。

①同频失真干扰。当两个信号的调制度不同时，会引起失真干扰；当两个信号存在相位差时也会引起失真干扰。

②同频阻塞干扰。干扰信号越大，接受机的输出信噪比越小。当干扰信号足够大些，可