文 魏立

（吉林省廣播電視衛(wèi)星地球站，長春 130119）

頻譜分析儀是把信號能量作為頻率的函數(shù)顯示出來的測量儀器，用示波器作為顯示器描繪出信號幅度與頻率間的函數(shù)關系圖形。在射頻技術(shù)領域中，該儀器發(fā)揮著舉足輕重的作用。

在衛(wèi)星地球站，頻譜分析儀也發(fā)揮著舉足輕重的作用。作為測試儀器，它可以進行多種射頻功能的測試，如測量功率放大器的帶寬、幅頻特性、帶內(nèi)外雜散、噪聲頻譜、測量某信號的載波噪聲比（C/N）、測量相位噪聲、測量放大器三階互調(diào)等技術(shù)指標。除了以上的測試功能外，它也是地球站最重要的監(jiān)視工具之一，利用它可監(jiān)視本站發(fā)射的頻譜有無異常，接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的本站頻譜并與同轉(zhuǎn)發(fā)器的兄弟臺站的頻譜比較，以及對干擾情況進行查找等。

下面結(jié)合本人在維護設備中關于頻譜分析儀的若干經(jīng)驗，談一下頻譜分析儀在地球站中的使用方法與注意事項，供大家交流。

1 頻譜分析儀應用于頻譜監(jiān)視

分辨率帶寬的設置。頻譜分析儀的頻率分辨率指的是能明確分離出兩個輸入信號的能力。當頻譜分析儀被用作頻譜的監(jiān)視時，對頻率分辨率參數(shù)的設置有以下幾點需注意：

（1）視頻分辨率帶寬（VBW）的選取。視頻濾波器是在檢波之后的低通濾波器，用以平均噪聲起伏。視頻分辨率的選取不可使用平均值（AVG ON）方式，視頻平均可用另外一種方式，即用窄的視頻濾波器使顯示的頻譜跡線平滑，因為實時的頻譜圖形處于動態(tài)，雖可利用視頻分辨率以平均值的方式平均噪聲，但它是采集的多條頻譜軌跡相疊加的結(jié)果，平均次數(shù)越多，瞬間頻譜的突變越難以馬上顯現(xiàn)，這樣不利于地球站值班人員及時發(fā)現(xiàn)有干擾情況的發(fā)生；

（2）射頻分辨率帶寬（RBW）的選取。通常射頻分辨率帶寬表示頻譜分析儀的中頻濾波器的3dB帶寬或6dB帶寬。在實際監(jiān)測中，我們經(jīng)常會遇到幅度不等而又靠得比較近的異常的干擾信號。在這種情況下，幅度較小的信號往往被幅度大的信號的裙邊所淹沒。那么，如何才能保證小信號不被大信號淹沒呢？首先，儀器的中頻濾波器必須做得足夠窄，現(xiàn)在大部分頻譜分析儀的中頻濾波器已經(jīng)可以做到1Hz帶寬，完全可以達到要求；其次，儀器要有很好的選擇性，即中頻濾波器應盡可能陡一些，形狀因素（中頻濾波器60dB帶寬和3dB帶寬之比）越小，其選擇性越好。我們在用頻譜分析儀對信號進行分析觀察時，影響到頻率分辨率的主要是以上兩個因素。分析儀所用中頻濾波器的形狀因素是無法改變的，但我們所選用的分辨率帶寬是可調(diào)的，RBW越小，分辨小信號的能力越強因而我們在使用中可以通過調(diào)整分辨率帶寬來達到目的。

掃描時間的設置。同樣基于實現(xiàn)實時監(jiān)測頻譜變化，頻譜的軌跡掃描時間不宜過長。而較窄的濾波器所需的響應時間較長，這就要求我們對射頻分辨率帶寬和視頻分辨率帶寬進行兼顧考慮，合理設置后可達到適合的掃描時間，而不能單一追求某一分辨率帶寬產(chǎn)生的效應。一般地，儀器可自動地選擇最快可允許的掃描時間，即自動聯(lián)鎖掃描時間。

一般地，衛(wèi)星接收下來的L段頻譜信號，是通過功率分配器（簡稱功分器）從高頻頭引來，而給LNB供電的直流電壓（通常由衛(wèi)星接收機供給）因功分器的直通功能會倒入頻譜儀，雖然沒超過頻譜儀輸入電平的最大允許范圍，但也容易導致頻譜儀的輸入衰減器和輸入混頻器毀壞。所以最好選用功分器阻隔直流的端口輸出給頻譜分析儀使用。

將頻譜分析儀放在控制室作為衛(wèi)星接收監(jiān)測設備時，需將設備室內(nèi)的L段信號通過功分器引接進來，若此線長度較長，則宜用低損耗傳輸線，而不宜使用有線電視系統(tǒng)通用的同軸電纜。后者頻率范圍上限低于L段信號頻率范圍（有線電視系統(tǒng)物理發(fā)泡聚乙烯絕緣同軸電纜的頻率范圍為5～1000MHz），加上引線過長會引入噪聲，從而影響監(jiān)視頻譜的質(zhì)量。

另外，談一下地球站監(jiān)視用頻譜儀的選取。若用地球站的測試級儀表如HP8563E作為頻譜監(jiān)視用，則是大材小用，也不適于長時間加電運行。 TEKTRONIX公司的簡易監(jiān)視頻譜儀1705A，雖可作為監(jiān)視設備用，但因其視頻分辨率帶寬不能做得不合適，監(jiān)視的頻譜清晰度差，頻譜的毛刺掩蓋著頻譜的變化，不易被識別。國內(nèi)安徽蚌埠四十一所生產(chǎn)的依愛AV4061系列，其性價比較高，作為監(jiān)視用，頻譜清晰、而且易操作。如圖1所示。它帶有VGA接口，能方便轉(zhuǎn)換成視頻信號進行錄像存貯，也可將頻譜儀放在設備室，直接將頻譜儀的顯示通過VGA延長線接到控制室的控制桌顯示器上進行監(jiān)視，這樣也避免了上面所談到的，將儀器放在控制室時因L段線過長影響頻譜的質(zhì)量問題。另外，該儀器附有USB接口，可將當前頻譜拷貝輸出。

2 頻譜分析儀應用于干擾排查

在地球站的設備運行中，雖說衛(wèi)星天線為定向天線，但空間的干擾也是不可避免，有些干擾信號混合在衛(wèi)星下行信號中，通過衛(wèi)星接收天線進入，瞬間大功率的信號使得衛(wèi)星地球站的接收系統(tǒng)飽和，由于功率掠奪的原因致使實際接收的衛(wèi)星電視信號載噪比降低，下行監(jiān)視節(jié)目的圖像因載噪比低于接收機門限而出現(xiàn)圖像黑屏。多個地球站也曾發(fā)生過虛警干擾問題，導致地球站的抗干擾自動功率控制系統(tǒng)出現(xiàn)誤升功率現(xiàn)象，嚴重干擾了同轉(zhuǎn)發(fā)器節(jié)目的正常播出，對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器也造成了不安全因素。

利用頻譜分析儀的最大保持和最小保持功能，解決了不能實時捕捉虛警干擾的問題，可通過存貯記憶的干擾頻率和電平，捕捉瞬態(tài)的干擾信號進行分析查找。

具體方法為：將頻譜分析儀設置為被干擾頻譜的大致頻率范圍，將天線接收的信號通過LNA引接到室內(nèi)單元，可利用頻譜儀的頻譜最大保持功能（若天線接收的信號通過LNB引接到室內(nèi)單元，頻譜發(fā)生了倒置，可利用頻譜儀的頻譜最小保持功能），頻譜儀將對連續(xù)接收掃描數(shù)據(jù)每次掃描刷新時，比較并保留所選跡線每一點的最大值（或最小值）進行顯示。如某次測得的干擾頻譜如圖2所示。從頻譜圖可以看出，干擾頻率位于950MHz～1GHz之間，是一組頻率，其電平平均值比正常頻譜高8dB，其來源很可能是飛機在地球站上空飛行時，其測量飛行高度的雷達設備在經(jīng)過地球站發(fā)射頻率為4150～4200MHz的測試掃頻信號。

圖二：干擾信號的頻譜

3 頻譜分析儀應用于大天線的調(diào)整

借助頻譜儀我們可進行大的衛(wèi)星天線對星調(diào)整。小天線因其波瓣寬，對星的調(diào)整較容易些，而大天線雖可利用其操作控制單元調(diào)整，但因其波瓣窄，對角度的變化特別敏感，方位和俯仰不易同時找到主瓣，對星調(diào)整相對困難。我們可借助頻譜儀，通過畫方向圖的方法尋找天線對星的主瓣，實踐證明，這是一種極科學有效的方法。

方法為：將頻譜儀頻率設置為所要對準衛(wèi)星的下行信標頻率上，掃寬為0Hz。適當調(diào)整其視頻帶寬及掃描時間，先順時針轉(zhuǎn)動天線的方位角度，從方位的方向圖中可見峰值的趨勢走向。之后再逆時針轉(zhuǎn)動天線的方位角度，記錄較大3個峰值時天線的方位角度顯示值（從天線的控制單元顯示屏上讀?。?，并從頻譜上讀出3個峰值時的電平值。

同理，再對天線俯仰角度進行如上的調(diào)整，從方向圖中可見峰值的趨勢走向，記錄較大3個峰值時天線的俯仰角度顯示值（從天線的控制單元顯示屏上讀?。┖皖l譜上讀出3個峰值時的電平值。

從測試的方位或俯仰方向圖中，我們可以看到：最高峰的瓣與其相鄰的兩個次峰瓣間的相對電平差大于14dB，則最高峰一定為主瓣，天線此刻的方位或俯仰位置最佳。如3圖所示。

所以，在畫方位或俯仰方向圖的過程中，從頻譜儀顯示的峰值時刻，通過天控單元顯示的方位或俯仰的數(shù)值可以找到最佳對星位置。這種方法與根據(jù)信標接收機電平的大小來調(diào)整天線的方位和俯仰更加合理有效。

圖三：天線的方向圖

當然，頻譜分析儀在地球站的應用遠遠不止這些，如我們還可根據(jù)有些頻譜分析儀的接口協(xié)議，開發(fā)后將之納入到地球站的網(wǎng)管系統(tǒng)中，根據(jù)采樣得到有用信號的電平值或計算出其載噪比，從而分析判斷本站上星頻譜質(zhì)量的變化情況等。只要我們在工作中不斷嘗試和總結(jié)，均可有效發(fā)揮利用頻譜分析儀在地球站安全播出中的諸多作用。