掃頻頻譜儀與實(shí)時(shí)頻譜儀區別

agitek2008

自從人們實(shí)現了無(wú)線(xiàn)通信以后，無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)開(kāi)始迅猛發(fā)展，發(fā)展到今天，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )、WiFi、藍牙、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(lèi)型的RF信號會(huì )相互干擾。面對快速、隨機變化的信號，在需要觀(guān)察實(shí)時(shí)頻譜的場(chǎng)景中，傳統的掃描式頻譜分析儀在需要觀(guān)察實(shí)時(shí)頻譜的場(chǎng)景中已經(jīng)不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的需求。

針對當前廣泛使用的跳頻、擴頻等無(wú)線(xiàn)技術(shù)對測試設備的更高要求，本文向大家簡(jiǎn)單介紹實(shí)時(shí)頻譜分析儀與傳統的掃描式頻譜分析儀在處理信號方面的區別。

1. 傳統的掃描式頻譜分析儀

傳統的掃描式頻譜分析儀（超外差式頻譜分析儀）會(huì )根據設定的起始頻率（屏幕最左邊）一直掃描到終止頻率（屏幕最右邊）。掃描時(shí)長(cháng)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(shí)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。

我們使用掃描式頻譜分析儀來(lái)分析瞬態(tài)信號(比如藍牙信號)。通過(guò)圖1可以看到每掃描一個(gè)Span得到的結果基本上都只有一個(gè)信號，但是測量的結果并不理想。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)藍牙信號出現在其他頻點(diǎn)，掃描式頻譜儀則無(wú)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(lái)記錄出現過(guò)的信號（如下圖2），但是Max Hold功能在使用一段時(shí)間以后，部分信號細節會(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)間段掃描到的藍牙信號

圖2 使用Max Hold功能記錄信號

由此可見(jiàn)，除非當待測信號剛好同時(shí)出現在掃描到的頻點(diǎn)，否則待測信號是無(wú)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 )導致部分信號細節被覆蓋。與實(shí)時(shí)頻譜分析儀的掃描結果相比（下圖3），掃描式頻譜分析儀在瞬態(tài)信號捕捉方面的表現難盡人意。

傳統掃描式頻譜分析儀還可以使用Swept FFT模式來(lái)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，也很難完整采集到瞬態(tài)信號。因此，傳統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。傳統頻譜儀采用的FFT：采集信號—處理—顯示。在頻譜儀對數據進(jìn)行處理的時(shí)候，這段時(shí)間內是采集不到信號的，信號遺漏的概率很大。

實(shí)時(shí)頻譜分析儀的FFT采用無(wú)縫處理，采集數據的同時(shí)在后臺做大量的FFT運算，數據處理的速度遠大于數據采集的速度，可一次性對整個(gè)Span信號進(jìn)行快速處理。當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(wèn)題。

需要注意的是，實(shí)時(shí)頻譜分析儀并不是在所有的設置下都可以實(shí)現無(wú)縫處理，當Span和RBW都設置得比較大的時(shí)候，有可能導致數據采集時(shí)間小于數據處理時(shí)間，這種情況下實(shí)時(shí)頻譜分析儀無(wú)法工作在無(wú)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(guò)多次FFT分析來(lái)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POI，即截獲概率。一般用100%POI最小持續時(shí)間來(lái)表征頻譜分析儀對信號的穩定捕獲和測量能力。當信號的持續時(shí)間大于最小持續時(shí)間的時(shí)候，頻譜分析儀可以100%捕獲到這個(gè)信號。反之，當信號持續時(shí)間不滿(mǎn)足POI的條件的時(shí)候，頻譜分析儀不能保證測量結果的精度。

與傳統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(zhù)的優(yōu)勢，下圖3中，使用實(shí)時(shí)頻譜分析儀測量藍牙信號，發(fā)現還有一個(gè)疑似wifi信號的干擾

圖3 實(shí)時(shí)頻譜分析儀測量藍牙信號

對比傳統頻譜分析儀，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(hù)更好地分析偶發(fā)或者隨機的信號。

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