掃頻頻譜儀與實(shí)時(shí)頻譜儀區(qū)別

agitek2008

自從人們實(shí)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)、WiFi、藍(lán)牙、RFID等技術(shù)百花齊放，RF頻譜變得越發(fā)擁擠。有時(shí)候不同類型的RF信號會(huì)相互干擾。面對快速、隨機(jī)變化的信號，在需要觀察實(shí)時(shí)頻譜的場景中，傳統(tǒng)的掃描式頻譜分析儀在需要觀察實(shí)時(shí)頻譜的場景中已經(jīng)不能滿足實(shí)時(shí)性的需求。

針對當(dāng)前廣泛使用的跳頻、擴(kuò)頻等無線技術(shù)對測試設(shè)備的更高要求，本文向大家簡單介紹實(shí)時(shí)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(huì)根據(jù)設(shè)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(shí)長與Span設(shè)置、RBW設(shè)置等相關(guān)：Span越大，RBW越小，掃描一次所花的時(shí)間越多。在復(fù)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。

我們使用掃描式頻譜分析儀來分析瞬態(tài)信號(比如藍(lán)牙信號)。通過圖1可以看到每掃描一個(gè)Span得到的結(jié)果基本上都只有一個(gè)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(diǎn)所在頻點(diǎn)上的信號，如果此時(shí)藍(lán)牙信號出現(xiàn)在其他頻點(diǎn)，掃描式頻譜儀則無法掃描到該信號。為了捕捉完整的藍(lán)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2），但是Max Hold功能在使用一段時(shí)間以后，部分信號細(xì)節(jié)會(huì)逐漸被覆蓋掉，最后甚至看不清一個(gè)完整的瞬態(tài)信號。

圖1掃描式頻譜儀不同時(shí)間段掃描到的藍(lán)牙信號

圖2 使用Max Hold功能記錄信號

由此可見，除非當(dāng)待測信號剛好同時(shí)出現(xiàn)在掃描到的頻點(diǎn)，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(shí)間掃描到的信號，也會(huì)導(dǎo)致部分信號細(xì)節(jié)被覆蓋。與實(shí)時(shí)頻譜分析儀的掃描結(jié)果相比（下圖3），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(huì)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。

2. 實(shí)時(shí)頻譜分析儀

相對于傳統(tǒng)的掃描式頻譜分析儀，實(shí)時(shí)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(jìn)行處理的時(shí)候，這段時(shí)間內(nèi)是采集不到信號的，信號遺漏的概率很大。

實(shí)時(shí)頻譜分析儀的FFT采用無縫處理，采集數(shù)據(jù)的同時(shí)在后臺做大量的FFT運(yùn)算，數(shù)據(jù)處理的速度遠(yuǎn)大于數(shù)據(jù)采集的速度，可一次性對整個(gè)Span信號進(jìn)行快速處理。當(dāng)處理速度大于采集速度的時(shí)候，可以保證在一直采集信號的同時(shí)，頻譜儀也能對采集到的信號進(jìn)行處理，不存在遺漏信號的問題。

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

為避免這種情況，實(shí)時(shí)頻譜分析儀會(huì)采用overlap處理，通過多次FFT分析來盡量還原瞬態(tài)信號，實(shí)時(shí)頻譜分析儀還有一個(gè)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(shí)間來表征頻譜分析儀對信號的穩(wěn)定捕獲和測量能力。當(dāng)信號的持續(xù)時(shí)間大于最小持續(xù)時(shí)間的時(shí)候，頻譜分析儀可以100%捕獲到這個(gè)信號。反之，當(dāng)信號持續(xù)時(shí)間不滿足POI的條件的時(shí)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(shí)時(shí)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3中，使用實(shí)時(shí)頻譜分析儀測量藍(lán)牙信號，發(fā)現(xiàn)還有一個(gè)疑似wifi信號的干擾

圖3 實(shí)時(shí)頻譜分析儀測量藍(lán)牙信號

對比傳統(tǒng)頻譜分析儀，實(shí)時(shí)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(jī)的信號。

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