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使用实时频谱分析(RTSA) 应对外场射频与微波干扰的挑战

关键词:实时频谱分析 RTSA 外场射频 微波干扰

时间:2021-03-23 11:25:57      来源:网络

今天我们将介绍如何使用实时频谱分析(RTSA)克服外场射频和微波干扰问题的实用方法。了解商用和航空航天与国防(A/D)行业专用无线通信网络遇到的各种不同类型的干扰。揭示传统干扰分析方法的缺点,详细解释 RTSA 原理以及为什么需要此类分析来诊断猝发和偶发信号给当今网络带来的干扰问题。

今天我们将介绍如何使用实时频谱分析(RTSA)克服外场射频和微波干扰问题的实用方法。了解商用和航空航天与国防(A/D)行业专用无线通信网络遇到的各种不同类型的干扰。揭示传统干扰分析方法的缺点,详细解释 RTSA 原理以及为什么需要此类分析来诊断猝发和偶发信号给当今网络带来的干扰问题。

随着通信网络中使用的无线技术越来越多,干扰始终是面临的固有挑战。无论是哪种类型的网络,其性能始终受到系统中噪声电平的制约。噪声可以由内部和/或外部产生。

干扰管理的水平决定了服务品质。例如,对 LTE 网络的上行链路噪声加以管理可以显著提升其性能。在企业无线局域网(LAN)中,适当的信道分配和复用可以确保预期的连接速度,而卫星地面站上优化的天线位置/方向图则有助于在各种气象条件下确保可靠的通信。

为了检测要求苛刻的信号并对网络问题进行诊断,外场测试需要能够执行实时信号分析(RTSA)。在本文中,我们将介绍各种网络中会遇到的干扰、RTSA 技术及其关键性能指标,并探索旨在解决雷达、电子战和通信网络中干扰问题的应用。

回顾射频和微波干扰问题

1. 无线干扰的挑战

商用数字无线网络面临的最大难题是如何在可用的频谱内提供尽量高的容量。在这一设计目标的推动下,业界着手实施更严格的频率复用和更广泛的信道部署。由于蜂窝站点相互之间非常接近,并且基站同时发射信号,因此在下行链路(从基站来的方向或基站到移动设备的方向)上产生了极大的噪声。移动天线下行链路上的这种较大噪声会导致移动设备增大输出功率,以克服该噪声的影响。这反过来又会导致基站天线上行链路(从移动设备到基站的方向)的噪声增加。基站天线上的噪声过大会使得蜂窝基站的容量下降。这些情况都被归属为网络内部干扰。

除了内部干扰之外,外部干扰也变得越来越普遍;造成外部干扰的原因主要是网络运营商之间的频率保护带非常小,欠乏网络规划和网络优化,以及非法使用频谱。

1.1 LTE 网络中的干扰问题

LTE 网络是一种噪声受限的网络。它的频率复用比为 1,这意味着每个蜂窝站点使用的信道都完全相同。为了使 LTE 网络能够正常工作,它必须采用复杂而高效的干扰管理方案。

在下行链路上,LTE 基站依靠来自移动设备的 CQI(信道质量指数)报告来估计覆盖区域内的干扰。CQI 测量的是下行链路信道或某些资源块上的信干比,基站也将它作为重要依据来调度带宽并确定向移动设备提供的吞吐量。干扰既包括蜂窝站点内部产生的噪声,又包括外部发射机产生的干扰。如果下行链路上有外部干扰,那么就会导致 CQI 降低,更多数据需要重新传输,从而网络速度大幅降低。下行链路干扰是最难处理的问题之一,因为基站不会直接反馈指出存在干扰。


图 1. LTE 功率控制和资源块分配

在 LTE 干扰管理中,由于服务小区和相邻小区共享同一个频道,所以精确的功率控制非常重要。网络需要尽量降低小区边缘的干扰,同时还要为边缘用户提供足够大的功率,使其可以获得出色的服务质量。LTE 基站在小区中心的全频带内提供较小的功率;而在小区边缘分配较少的资源块(子载波),但提供的功率更大(图 1)。这种方法改善了小区的整体吞吐量并将干扰降至最少。

无论系统的信道带宽是多少,LTE 控制信道始终位于信道的中心,带宽为 1.08 MHz。关键的下行链路控制信道包括主同步、辅同步和广播信道。主同步和辅同步信道用于将移动设备与小区同步并开始解码系统信息。如果 LTE 信道中心附近存在窄带干扰,那么可能对移动设备的同步过程产生重大影响,有时甚至会阻塞整个小区。例如,某些模拟 700 MHz 调频无线麦克风可以轻松阻断 LTE 小区,因此被 FCC 禁止使用。

1.2 微波回程干扰问题

全球约 50% 的基站通过微波无线电与回程相连。随着微波千兆以太网的最新发展,微波无线电对 4G/LTE 部署的回程方案非常有吸引力。

与其他无线技术一样,这种网络也始终存在着干扰。对于微波无线电网络而言,主要的干扰实际上来自以下领域。

反射和折射

在移动网络中,广泛使用微波无线电实现点对点连接。无线电台可能部署在市区,一旦其传输路径被阻断,信号会发生反弹并抵消掉一部分向远程接收机发射的能量,或者信号也可能发生转向(称为折射)。这两种情况都会造成系统中断。

免许可频段上的干扰

近年来,移动回程广泛采用了点对点以太网微波链路,它们不仅操作方便,而且成本较低。点对点微波链路可以在许可或免许可频段上运行,如 5.3 GHz、5.4 GHz 和 5.8 GHz。在免许可频段中,系统中断更多地与干扰有关。这些频段非常接近 802.11n 或 802.11ac WLAN 使用的频率,我们看到这两个系统之间开始出现干扰。例如,当 5.8 GHz 微波无线电台附近有 WLAN 在工作时,WLAN 可能会提高微波无线电台接收机的功率电平,这会使微波无线电台误以为自己需要降低链路上的发射功率,因此不会发射足够的功率来维持所需的实际信号电平,从而造成中断。

2. 航空航天与国防(A/D)和公共安全领域中的干扰问题

大多数常见的航空航天与国防通信系统包括卫星、雷达、电子战(EW)系统以及安全通信(公共安全)网络。随着商用和航空航天与国防行业中的无线技术迅猛发展,越来越多的干扰蔓延到航空航天与国防系统中。为了解决这些问题,航空航天与国防系统向更高频率转移,部署更窄的 RADAR 脉冲并采取高度加密的数字无线系统进行通信。

这些技术可以有效抵御外部干扰,但它们也给外场故障诊断增加了难度。我们需要新的工具和测量技术来有效地维护航空航天与国防通信系统。

2.1 公共安全/双向无线通信中的干扰问题


图 2. 700 MHz 频段公共安全窄带和宽带信道分配

公共安全无线系统存在两个主要问题。一个是邻道干扰,另一个是互调失真。公共安全无线通信通常采用窄带系统,带宽为 25/12.5/6.25 kHz 等,其传输功率远高于商用系统。它要求 80 到 100 dB 的信道抑制。如果未正确调谐双工器,基站的工作信道之间会产生邻道干扰,使得覆盖区域缩小。

由于公共安全发射机是以更高的功率电平工作,如果其功率放大器饱和,则会产生互调产物,并且其谐波很可能落到相邻频段上。如果这些谐波产物落到 LTE 控制频率上(参见图 2),那么网络服务就会中断。

2.2 卫星地面站的干扰问题

卫星通信系统通常部署在航空航天与国防网络中。这个领域的一个发展趋势是为军事机构提供高容量的通信链路。增加系统容量主要有两个途径:一个是将工作频率从 C 和 Ku 频段提高到 Ka 频段,另一个是使用多个波束来部署频率复用。

频率越高,波束就越小。这就需要更精确的天线对准,如果未对准的话,可能会产生同信道干扰和邻道干扰。多波束频率复用使得相邻区域可以共享同一个频率规划和极化。如果系统没有经过适当的优化,则可能会产生强大的同信道干扰、邻道干扰和交叉极化干扰。


图 3. 卫星地面站工作中的干扰类型

3. 传统干扰分析方法存在的问题

干扰的分类方式不止一种。从信号交互的角度来看,干扰可以分为同信道干扰、邻道干扰和互调(无源和有源)。从网络运营的角度来看,干扰可以分为下行链路干扰(BS 到 MS)、上行链路干扰(MS 到 BS)和外部干扰。

如果网络中存在干扰,系统性能监测工具会报告问题,例如上行链路本底噪声在没有明显流量的情况下上升、连接故障、信噪比过高等等。接下来是检测干扰的来源。配有定向天线的频谱分析仪通常是侦测和定位干扰的首选工具。

传统的扫描调谐频谱分析仪和 FFT 频谱分析仪对于检测相对恒定的信号非常有效,而检测间歇信号可以使用最大保持功能。不过传统分析仪要么静寂时间较长,在回扫过程中不会捕获数据,要么静寂时间不可预测,因此在处理随机猝发信号、类似 RADAR 的窄脉冲或持续时间取决于网络流量条件的信号时,其有效性会打折扣。

鉴于无线宽带网络中的猝发信号不断增长,现在最好是找到一种补充工具来提高频谱分析的有效性。

实时频谱分析仪(RTSA)介绍

我们在侦测干扰时面临两大挑战:其一是由于数字无线信号本质上是时分复用信号,而被调查的干扰更偏向猝发信号;其二是频谱分析仪的静寂时间太长,导致错过信号。

要克服这些挑战,最有效的方法是尽量缩短(最好是消除)传统频谱分析仪中存在的静寂时间。我们需要一种新工具来侦测最有挑战性的信号,这就是无间隙频谱分析或实时频谱分析(RTSA)。

4. 频谱分析仪接收机体系结构概述

为了更好地理解 RTSA 的功能,我们务必看一看传统的频谱分析仪接收机的体系结构及其优缺点。

4.1 扫描调谐接收机


图 4. 超外差频谱分析仪/扫描调谐频谱接收机

超外差频谱分析仪也称为扫描调谐频谱分析仪。外差意味着混频,在这个系统中,射频输入信号与本
振信号混频,将输入信号从较高频率转换为较低频率,即中频(IF)。信号幅度通过包络检测器检测并显示为垂直点。

为了控制水平/频率轴的显示,我们使用斜坡/扫描发生器来控制运动,它还可以将本振调谐到预期频率。通过设置扫描时间和频率扫宽,可以控制本振调谐速率。频谱分析仪的前端配有信号调理电路,包括衰减器和预选器(低通滤波器)。这些电路的作用是确保输入信号在到达混频器之前处于最佳电平。前端预选器有助于阻止带外噪声,从而改善接收机的动态范围和灵敏度。调谐本振为接收机提供更好的选择性。它可以很容易地阻止不需要的带外信号,这就是超外差接收机具有出色动态范围的原因。

由于斜坡发生器以固定速率进行扫描,因此可以在频率扫宽上精确控制扫描时间。通过控制扫描速率,接收机能够以超过快速傅里叶变换(FFT)分析仪的扫描速度扫描超大扫宽。

超外差接收机的最大缺点是它可能错过间歇信号内容,尤其是宽带数字调制信号。另一个问题是,在窄分辨率带宽(RBW)下扫描时间会明显变长。

4.2 FFT 接收机速览


图 5. FFT 频谱分析仪速览

FFT 分析仪/接收机专门用于处理宽带信号。它的前端有一个数据块转换,数据块转换的大小由中频带宽和 ADC 采样率决定。本地振荡器(LO)不是连续进行调谐,而是在频率扫宽内步进调谐。在本振调谐到正确的频率后,接收机通过模数转换器(ADC)对数据进行采样,再将采样结果转换为 I/Q 对(同相正交),并放入适当的 FFT 时间帧内,然后将时域帧转换为 FFT 频谱数据,最后将频谱结果发送给显示器,如此周而复始地执行这一过程。这是一个串行操作,因此在两次屏幕更新之间会间隔一段时间,输入端在此期间内不会捕获信号。这段时间称为静寂时间,持续时间的长度不可预计。

由于它是数据块转换,因此数据块或信息带宽内的信号(例如数字解调信号)将被完整捕获以供进一步分析。FFT 是分析宽带数字信号的理想选择;它可以基于信号技术指标重现数字接收机特性,如 LTE 信号测试。

由于 FFT 引擎无法在特定时间帧内完成其操作,因此无法精确控制 FFT 接收机的扫描时间。如果信号带宽大于接收机的信息带宽,则需要对信号进行拼接,这样可能导致丢失部分宽带信号内容。

4.3 实时频谱分析仪(RTSA)


图 6. 实时频谱分析仪

实时频谱分析仪是一种没有静寂时间的 FFT 分析仪。接收机停留在感兴趣的频率扫宽内,该扫宽受到实时频率带宽的限制,没有调谐或步进。它具有足够大的信号缓冲区、FFT 计算工具和显示工具,可在后续数据帧进入之前处理完上一个数据帧并清空存储器。

在其捕获带宽内,它可以检测各种瞬态信号、动态信号和射频脉冲。

但是,RTSA 受到带宽的限制。如果接收机试图测量超出其实时带宽的信号,则必须调谐本振,此时它不再是实时或无间隙的。

由于 RTSA 没有调谐,要检测的信号可能不会位于中心频率,并且它检测到的信号电平可能不像使用传统频谱分析仪时那么准确,因此我们不建议采用 RTSA 来进行准确的功率测量。

4.4 RTSA 信号流和数据处理

RTSA 的基础是 FFT 处理,但它没有 FFT 分析仪的静寂时间。它处理和显示信号的速度快于 ADC 在给定信息带宽下填满循环缓冲区的速度。当然,RTSA 也有不足之处,它始终采用固定调谐并且带宽有限。在给定带宽下,它不会错过任何信号。在检测瞬态信号时,它是理想的选择。

除了超快速的 FFT 计算工具和足够大的循环存储缓冲区之外,RTSA 中最关键的技术称为重叠 FFT。采用重叠 FFT,RTSA 能够可靠地检测具有随机占空比的窄脉冲。


图 7. RTSA 信号处理流程

以上是 RTSA 的信号流。首先,ADC 从中频链路中采样数据,并将它们打包到每个数据帧内。如果使用 Fieldfox 的话,每个数据帧包括 1024 个样本,这也是 FFT 计算工具的大小。在 FieldFox 中,为了提高效率,FFT 的大小是固定的。

RTSA 不是一次处理一帧的原始数据,而是将原始数据帧(数据 1、数据 2、数据 3 ……)重新排列成新的 FFT 帧(T1、T2 ......)。从 T2 开始,RSTA 会从 T1 获取一部分样本并将其与新数据(数据 2 获取的一部分)合并,构成 T2;同理,从前面的 T2 获取一部分样本,再从数据 2 获取一部分新样本,构成 T3。这种操作叫做重叠 FFT,它保证发生在数据 1 和数据 2 边缘的信号会正确位于下一个 FFT 的中心,以确保正确检测到信号。

将信号移动到帧中心是为了防止窗口功能滤除掉数据帧/时间记录边缘的有用信号。为了便于说明,我们进行 FFT 计算和显示的速度是将数据保存到缓冲区速度的两倍。

重叠 FFT 极大地提高了捕获窄脉冲或瞬态信号的概率。在下面的屏幕显示中,一个显示接收机在两次更新之间有静寂时间而没有 FFT 重叠,另一个显示的是有重叠 FFT 的 RTSA。


图 8. 没有 FFT 重叠,屏幕更新之间存在静寂时间

图 9:无间隙进行捕获的 FFT 重叠

4.5 RTSA 的关键性能指标

RTSA 中有一些关键的技术指标非常重要。一个是实时带宽,它通常是越大越好。缺点在于,大带宽意味着需要大型 FPGA 来处理数据,而大型 FPGA(现场可编程门阵列)需要更大空间和功率,因此用户必须在便携性与带宽之间进行权衡。对于大多数空中应用来说,10 MHz 带宽就已足够。

另一个技术指标是 100% 截获概率(POI)下的信号的最短持续时间。具体来说,就是在截获概率达到 100%,测量幅度精度达到连续波信号测量精度的要求下,能够捕获到的信号的最短持续时间。为了在频域中正确检测到窄脉冲信号,它需要高分辨率带宽以便确保信号落入分辨率带宽之内,而高分辨率带宽意味着时域中的窗口较小。如果窗口过小,它可能会错过靠近窗口边缘的信号,使得彼此相邻的两个或更多个脉冲更难以区分。为了可靠地检测窄脉冲信号,FieldFox 提供了自动模式来优化窗口大小(分辨率带宽/RBW)和重叠,以便可靠地检测感兴趣的信号。

在外场使用 RTSA 的主要目的是发现干扰,因此动态范围和与输入相关的杂散性能非常关键。可用的动态范围是前端增益压缩、前置放大器增益和接收机本底噪声的组合。

前端射频链路和中频链路信号调理为确保良好的无杂散动态范围(SFDR)发挥了关键作用。在外场测试中,接收机周围存在许多空中信号。如果前端性能不够强大,无法处理复杂的空中信号,那么 RTSA 将难以区分有用信号与自己造成的杂散信号。


图 10. 与输入有关的杂散和动态范围比较

在图 10 中,左图显示的是一款低成本、设计粗糙的 RTSA。您可以看到,输入信号可以产生很多杂散,其中一些杂散只比实际信号低 30 dB。这可能会导致用户捕获和分析这些假的干扰信号,却错过真正有威胁的信号。

相比之下,精心设计的射频链路可以显著改善动态范围,增强检测潜在干扰的能力。例如在右图中,采用相同的设置,FieldFox 具有十分纯净的杂散性能,您在 Fieldfox 上看不到任何明显的杂散,因此它非常适合用于外场干扰故障诊断。

5. RTSA 可以极大地提高解决干扰问题的效率

在外场有两类干扰很难探测和分析。一种是同信道干扰,另一种是上行链路干扰。在本节中,我们将详细说明这两类干扰,并探讨 RTSA 能给检测和定位这些干扰带来哪些帮助。

5.1 同信道干扰

同信道干扰是指干扰信号与服务载波处于同一频率或在其信道带宽内。对于模拟系统而言,这个定义很清晰,但是对于数字无线网络,我们需要深入说明一下。要对数字无线系统产生重大影响,干扰信号不仅需要与数字信号处于同一频率,还需要与基带帧同步。数字系统将非同步的干扰信号视为噪声,但这样的噪声可能不会对系统性能产生严重的不良影响。

下图显示了同信道干扰的影响。这些测量是在实验室测试系统上进行的,目的只是为了做概念演示,因为在外场测试中很难获得星座图。上图显示的是没有同信道干扰的 LTE 信号质量。我们可以看到采用有二进制相移键控(BPSK)调制的同步信道、采用正交相移键控(QPSK)调制的物理广播信道以及采用 16 QAM 调制的下行链路共享信道(业务信道)。同步信道和广播信道调制形成一个圆圈,如图 11 所示。LTE 信道上分配了同步信道和广播信道,当无线麦克风信号(FM)在 LTE 信道的中心发射时,星座图会变得模糊,并且无法区分控制信道与业务信道,如图 12 所示。这样会妨碍移动设备与网络同步,导致呼叫最终掉话。


图 11. 没有干扰的 16 QAM LTE 星座图和频谱
图 12. 同信道干扰条件下的 16 QAM LTE 信号

通常,同信道干扰对下行链路上的网络质量影响最大,这是因为系统无法得到关于下行链路同信道干扰的直接反馈。例如,当非法无线麦克风将射频能量发射到 LTE 下行链路信道中间时,移动设备只知道信噪比不好,需要加大上行链路上的发射功率。系统不知道这是下行链路同信道干扰所导致的。

对于通信网络运营商而言,同信道干扰检测和故障诊断是最具挑战性的任务,因为干扰信号可能隐藏在服务频率信号之下。通常,用户必须关闭载波发射机才能查找在同一频道中是否有其他信号,然后定位这些信号并消除或减少其干扰。这种做法非常具有破坏性,会打断正常的通信业务。在大部分情况下,关闭服务中的发射机并不可行。

RTSA 密度显示是一种增强的频谱测量,它可以显示事件发生频次。该显示界面用不同的颜色来表示迹线亮度,并可添加余辉功能,使显示的旧数据逐渐变暗,让用户集中注意力查看较新的事件。

密度显示界面可以呈现在给定时间内频率、功率和信号出现的频次。由于干扰的信号电平分布与服务载波不同,因此这个显示界面可以让您更容易地探测同一个信道中的多个不同信号。

图 13 显示了一个 W-CDMA 信号和一个隐藏在同一信道内的双向无线调频信号。如果不关闭服务载波,频谱分析仪无法找到隐藏信号,而 RTSA 密度显示则很容易发现这个干扰信号。


图 13. 与传统频谱分析仪进行同信道干扰检测能力比较

RTSA 将信号情报从二维(频率和功率电平)扩展到三维(增加了发生时间)。这一功能能够区分同一信道上的多个信号。

5.2 LTE 上行链路操作验证和干扰

LTE 网络与大多数宽带无线系统一样,容量和性能都受到上行链路噪声的限制。这是因为所有蜂窝站点和移动设备都使用同一个频率,使得控制网络内部和外部的噪声变得至关重要。

无间隙捕获和密度显示是数字无线信号评测的基本要求。通过无间隙捕获,分析仪可以找到特定信号的时间标签;而密度显示则可以非常容易地检查信号功率的统计分布。时序和信号电平分布可以帮助用户区别不同的信号类型,即使这些信号处于同一网络中。


图 14. LTE 上行链路信道操作

上行链路信道操作

在图 14 中,RTSA 能够扫描 LTE 上行链路资源块(RB)分配。余晖设置使用户能够观察资源块分配的频次,从而清晰地指明网络拥塞程度。如果频段中出现了非 LTE 信号,RTSA 可以很快发现它。传统的频谱分析仪只能显示累积本底噪声升高。发生的任何外部干扰都埋没在上升的本底噪声中,因此依靠这个工具很难检测干扰。

这一点很重要,因为窄带干扰通常可能影响 LTE 系统的正常工作。下行链路的信道带宽为 10 MHz 或 20 MHz,LTE 控制信道位于该信道的中心,带宽为 1.08 MHz。而在上行链路上,诸如随机接入信道(RACH)等物理上行链路控制信道、混合自动重传请求(HARQ)和信道质量指数(CQI)都是由信道边缘的子载波承载(图 15)。如果某个干扰(例如 700 MHz 无线麦 克风)恰好位于这两个区域内,就会在网络操作中产生干扰,或者有可能阻断整个蜂窝站点的服务。


图 15. 上行链路控制信道的分配

6. 需要采取什么措施减轻或消除干扰

干扰可能表示网络元器件出现问题。实际上,超过 50% 的干扰是由网络中的射频子系统或元器件发生故障而引起的(图 16)。


图 16. 蜂窝站点中的关键射频子系统 — 天线、电缆、放大器和滤波器

天线是无线网络中最重要的元器件。它是物理网络与无线电波(空中)之间的唯一接口。天线的关键性能参数是回波损耗/电压驻波比(VSWR)。如果发射机天线的回波损耗有问题,那么发射到覆盖区域的能量会减少。这会使移动设备误以为自己距离基站太远,从而提高发射功率。反过来这又会导致基站接收机处的噪声上升,从而让技术人员以为基站的外部干扰增加,结果沿着错误的方向寻求解决方案。因此,我们强烈建议如果您怀疑存在外部干扰,那么先扫描天线。

电缆系统对于保持网络正常运行也很关键。馈线容易受到各种外部环境变化的影响,连接器会发生腐蚀,电缆会因为风力等外部影响而弯曲。这些变化导致首次安装时的电缆损耗更高,进而会降低小区边缘附近的接收功率电平,导致信噪比(S/N)下降。要避免网络中的干扰问题,应该主动根据链路预算对电缆损耗进行定期测量。

低噪声放大器(LNA)在基站接收机链中使用十分广泛,它们通常安装在基站接收天线的正后方。LNA 对提高反向链路覆盖范围和提高上行链路数据吞吐量非常有帮助。但是,如果移动设备与接收天线靠得太近(例如在室内系统中),或是接收天线的安装位置过于靠近人流(例如市区街道上),那么 LNA 可能会被阻断。被阻断的 LNA 会带来像上行链路干扰一样的影响,还会产生互调产物(图 17),从而对网络产生更严重的干扰。要解决这个问题,需要选择具有更高压缩点的 LNA,在 LNA 前插入带通滤波器,尽量限制 LNA,以及用全功率控制的中继器或基站来替代 LNA。


图 17. 饱和 LNA 产生互调信号

7. 在外场执行精准测量

外场套件中的每一件工具都必须能够证明自己的价值,这正是 Keysight FieldFox 系列手持式分析仪的设计理念。在干扰故障诊断等应用中,FieldFox 分析仪可以帮助工程师和技术人员快速检测问题,找到问题根源(无论是干扰信号还是故障元器件),并在实施修复后对系统性能进行验证。


图 18. 坚固耐用的 FieldFox 手持式分析仪旨在帮助外场人员检测、定位和解决干扰问题,其重量仅为 3.2 千克 (7.1 磅),电池使用寿命大约为 4 小时。

该分析仪能提供精确的微波和毫米波测量,并具有多种关键特性,支持从日常维护到深入故障诊断的所有任务:
– 频率范围:5 kHz 至 50 GHz
– 多种仪器的功能集于一身:电缆和天线测试仪(CAT)、频谱分析仪、实时频谱分析仪(RTSA)、功率计、矢量网络分析仪(VNA)、独立信号源、频率计数器、GPS 接收机等
– 坚固耐用的设计:符合 MIL PRF 28800 F 2 类标准;通过 IP 53 和 MIL-STD 810G 511.5过程 1(爆炸性环境)型式测试
– 适合在外场使用:3.2 千克(7.1 磅),典型电池使用寿命长达 4 小时

内置干扰分析仪具有记录和回放所捕获信号的功能。FieldFox还可以使用其频谱分析仪模式和 USB 峰值功率传感器来执行脉冲测量。

FieldFox 的关键 RTSA技术指标非常适合用于外场测试。在对照 RTSA 的关键性能指标进行评测时,这款分析仪表现出众。对于大多数空中(OTA)应用,10 MHz 的最大实时带宽(RTBW)绰绰有余,因为外部干扰通常发生在窄得多的频段内。另一个关键技术指标是截获概率(POI),它是指能够以 100% 概率检测到感兴趣信号并且测量幅度精度达到连续波信号测量精度时,该信号的最短持续时间。具有 RTSA 功能的 FieldFox 在最佳条件下的 POI 性能为 12.2 µs(采用 10 MHz 扫宽和最高 RBW),并且可以检测最窄 1 µs 的信号。

8. 结论

在给定带宽内提供最高容量是推动现代通信系统向前发展的动力。为实现这一目标,网络实质上采用了 TDMA 技术,因此许多用户可以共享同一个信道。除了采用猝发性的信号之外,业界还广泛实施了严格的频率复用,以便扩大整体网络容量。这给网络带来了同信道干扰问题。无间隙频谱分析或 RTSA是外场工程师和技术人员诊断干扰问题的必要手段。

无线系统的复杂程度越来越高,它们需要支持多种无线制式。例如,公共安全无线电需要支持 25 kHz/12.5 kHz/6.25 kHz 信道,以便进行模拟和数字调制。系统外场工程师需要对网络的频谱性能以及控制和业务信道的时序特性进行验证。具有余晖功能的 RTSA 密度显示为您了解信号操作提供了一个独特的视角,这是传统频谱分析仪无法实现的功能。

干扰只是表象,它背后有更深层次的根本原因。天线、电缆、双工器和低噪声放大器等硬件一旦发生故障,就会在网络中产生干扰。FieldFox 手持式分析仪将频谱分析仪、 RTSA、电缆天线测试仪、矢量网络分析仪和独立信号源的功能集于一身,并且增加了定向天线,是用于外场检测、定位和解决干扰问题的重要工具。

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