如何用頻譜分析儀測量調(diào)頻電視廣播對民航通信是否存在干擾

趙世平

（山西廣播電視無線管理中心，太原 030001）

技術(shù)研究

如何用頻譜分析儀測量調(diào)頻電視廣播對民航通信是否存在干擾

趙世平

（山西廣播電視無線管理中心，太原 030001）

本文介紹了使用頻譜分析儀時各參數(shù)設(shè)置的原則及注意事項，分析了為確定調(diào)頻電視廣播信號是否對民航通信存在干擾，并介紹了在民航通信頻段進行的信號測量，以及在調(diào)頻頻段對調(diào)頻廣播信號和其邊帶分量進行的測試實例。

頻譜分析儀；參數(shù)設(shè)置；發(fā)射機；干擾；測試分析

1 引言

頻譜分析儀是在頻域上對電信號進行測試和分析的射頻測量儀器。能寬頻帶連續(xù)掃描，并將測得的信號在顯示屏上直觀地顯示出來，是測量頻域信號的重要設(shè)備，在無線電信號測量中可以方便地看出頻譜占用及信號活動情況，被廣泛應(yīng)用于廣播電視無線、有線、衛(wèi)星信號及數(shù)字電視等領(lǐng)域的監(jiān)測。頻譜儀的工作原理是，將輸入信號與頻率隨時間進行掃描的本地振蕩器信號混頻，混頻的頻率通過中頻放大后，進行峰值檢波，然后被視頻放大器進行放大，在顯示屏上顯示出來。因此，頻譜分析儀在不同的時間輸出的頻率不同，屏幕上顯示出被測信號在不同頻率上的幅度，將不同頻率上信號的幅度記錄下來，就得到了被測信號的頻譜。

2 頻譜儀主要參數(shù)及設(shè)置

正確使用頻譜分析儀的關(guān)鍵是正確設(shè)置頻譜分析儀的各個參數(shù)。頻譜分析儀主要參數(shù)有頻率、頻率跨度（SPAN）、分辨帶寬（RBW）、視頻帶寬（VBW）、掃描時間（Sweep Time）、衰減器（ATT）、參考電平（Ref）等，各參數(shù)之間相互關(guān)聯(lián)，應(yīng)統(tǒng)籌考慮各參數(shù)的設(shè)置。

（1）頻率：用以設(shè)置頻譜儀顯示的中心頻率或起始頻率和終止頻率，目的是讓待測試信號在頻譜分析儀的顯示范圍之內(nèi)。

（2）頻率跨度（SPAN）：屏幕水平顯示的頻率寬度，要大于待顯示的信號的帶寬。適當(dāng)設(shè)置SPAN，使被測信號顯示的大小合適，SPAN太小，不能完全顯示被測信號，太大則被測信號顯示不夠清晰。

（3）分辨帶寬（RBW）：是每個掃描點的濾波器3dB帶寬，RBW值越小，頻譜儀測試分辨率越高，但測試速度下降。分辨帶寬減小，顯示的噪聲電平也減小，所以分辨帶寬越低，越容易發(fā)現(xiàn)小信號。為了分清兩個相鄰的信號，分辨帶寬RBW必須小于兩個待測信號的頻率差。RBW自動設(shè)置狀態(tài)下，與SPAN聯(lián)動變化。

（4）視頻帶寬（VBW）：對顯示噪聲有平滑作用，影響顯示圖形線的粗細，值越小，顯示越細、越清晰。自動設(shè)置狀態(tài)下與RBW聯(lián)動變化，視頻帶寬至少與分辨帶寬相同。

（5）掃描時間（Sweep Time）：測試過程中，完成一次從起始頻率到終止頻率掃描所用的時間。掃描時間一般設(shè)為自動，與頻譜儀SPAN，RBW，VBW設(shè)置有關(guān)（特殊情況下，要求快速掃描時，且不強調(diào)測量數(shù)據(jù)的準確度，而只是觀察信號的有無時，可設(shè)置為手動）。

（6）改變參考電平可使待測信號顯示在屏幕的適當(dāng)位置。輸入衰減（ATT）一般設(shè)置為自動（必要時可設(shè)置為手動），參考電平升高和輸入衰減值越大時，顯示的基礎(chǔ)噪聲電平就越高，對測量弱小信號的能力也越差，即幅度很低的信號會被淹沒在儀器本身的噪聲下，無法測量。

頻譜分析儀的各個參數(shù)之間需要協(xié)調(diào)工作，要根據(jù)測量信號的不同，改變頻譜分析儀的各個參數(shù)，以達到最佳測量效果。

3 使用頻譜儀注意事項

儀器安全方面應(yīng)注意：信號太強或直流分量過大時會損壞頻譜儀；測量中將同軸測量電纜連接至儀器時，應(yīng)使電纜內(nèi)導(dǎo)體芯線與外皮屏蔽層瞬間接地，并將儀器接地，防止積存的靜電損壞儀器。

為使測量結(jié)果準確，使用儀器前，應(yīng)先將儀器預(yù)熱10分鐘以上；在實際測量中要清楚天線的技術(shù)特性，這樣才能得出客觀的結(jié)果以便正確分析。應(yīng)注意匹配問題，避免產(chǎn)生失配誤差，如阻抗不匹配，測量時要加入阻抗匹配器。比如，利用輸入阻抗為50歐的頻譜分析儀測量75歐待測件時需加入匹配器，所測結(jié)果必須考慮匹配器的介入損失，這樣得到的結(jié)果才能反映信號的真實情況。

4 測試實例分析

4.1 民航語音頻段內(nèi)干擾信號的測試

根據(jù)無線電管理機構(gòu)提供的情況，7402臺發(fā)射機信號干擾民航通信，干擾頻點為122MHz。為了查明情況，我們用頻譜分析儀進行了實地測試。

基本情況：7402臺位于昔陽縣，是省級發(fā)射臺，始建于1974年10月，啟用時使用的發(fā)射頻率有電視3頻道、調(diào)頻93.6MHz。這兩個發(fā)射頻率在此之前一直未對民航通信形成干擾。后來，臺內(nèi)新增電視19頻道、25頻道和調(diào)頻96.6MHz發(fā)射機。由于19頻道、25頻道是分米波頻道，頻率較高，都在500MHz以上，所以不會對民航通信產(chǎn)生干擾。

測試使用儀器是HP8593E頻譜分析儀，接收天線使用標準電視接收天線，接收天線為半波折合振子，測試時按接收垂直極化波方式放置，天線增益為0dB。接收頻點為122MHz。

測試位置：7402臺大院門口（與之前測試位置相同）。

測試過程：先將93.6MHz調(diào)頻發(fā)射機、96.6MHz調(diào)頻發(fā)射機和3頻道電視發(fā)射機分別單獨開啟，在122MHz附近及在民航通信頻段內(nèi)均沒有發(fā)現(xiàn)干擾信號。隨后將三部發(fā)射機同時開啟，在122MHz附近及在民航通信頻段內(nèi)仍然沒有出現(xiàn)干擾信號。

將三部發(fā)射機全部開啟后，在調(diào)頻頻段測得有關(guān)頻點的頻率值和對應(yīng)的電平數(shù)如下：93.6MHz 為-37.4dBm；96.6MHz為-33.7dBm；3頻道圖像載頻為-37.4dBm；3頻道伴音載頻為-38.9dBm。

另外，在調(diào)頻頻段有較小的信號出現(xiàn)，它們分別是：78.8MHz為-85dBm；88.2MHz為-85dBm；99.2MHz為-80dBm；101.6MHz為-79dBm；106.2MHz為-82dBm。在122MHz附近，電平均小于-94.6dBm，即噪聲底電平。

測試整個民航語音通信頻段117.975MHz-137MHz內(nèi)的電平，全段電平值均在-92dBm以下，仍然是噪聲底的電平，此電平值比7402臺幾部發(fā)射機的信號電平低54dB以上。

與之前測試的結(jié)果截然不同，原因是之前測試使用的天線是帶寬帶放大器的高增益接收天線，這種天線在高場強區(qū)工作時，會產(chǎn)生非線性失真，產(chǎn)生新頻率成分。故在民航語音通信使用的頻段內(nèi)，測出了許多干擾信號，本次測試使用的是無任何放大能力的標準米波段接收天線，所以沒有干擾信號出現(xiàn)。

4.2 調(diào)頻發(fā)射機邊帶分量的測量分析

在接到關(guān)于省電臺和中央臺調(diào)頻廣播發(fā)射機邊帶分量寬，干擾民航通信的文件后，我們?nèi)o委監(jiān)測站實地測試了干擾情況，分別對省臺多套和中央三套調(diào)頻廣播進行了測試。

下面分別是省臺文藝廣播頻率（101.5MHz）、省臺健康之聲廣播頻率（105.9MHz）和省臺城市之聲廣播頻率（94MHz）三套調(diào)頻廣播的測試情況。頻譜儀參數(shù)的設(shè)置分別為：分辨帶寬10kHz、視頻帶寬10kHz，頻率跨度1MHz。

測試結(jié)果如圖1、圖2、圖3所示，從測試結(jié)果看，101.5MHz，105.9MHz附近有帶外分量，然而，當(dāng)我們將相應(yīng)頻率的調(diào)頻發(fā)射機關(guān)閉后，所謂的邊帶分量依然存在，說明并非101.5MHz,105.9MHz調(diào)頻發(fā)射機產(chǎn)生的邊帶分量。

經(jīng)過分析，我們認為有可能是其他調(diào)頻廣播頻率的三階互調(diào)分量，結(jié)合太原市無線電頻譜使用情況，太原市臺調(diào)頻有三套廣播節(jié)目，頻率分別為104.4MHz，102.6MHz，107MHz。根據(jù)三階互調(diào)公式2f1-f2計算，104.4MHz與107MHz的三階互調(diào)分量：2f1-f2=2×104.4－107=101.8MHz，正好與101.5MHz附近的帶外分量頻率吻合，初步確定101.5MHz附近的帶外分量是104.4MHz與107MHz的三階互調(diào)分量。圖2中105.9MHz附近的帶外分量是104.4MHz與102.6MHz的三階互調(diào)分量，因為2f1-f2=2×104.4－102.6=106.2MHz。

當(dāng)時94MHz調(diào)頻發(fā)射機在省廣電大樓發(fā)射，發(fā)射機是經(jīng)過改造的老式發(fā)射機，急需更新。從圖3可以看出，94MHz調(diào)頻發(fā)射機帶寬大于400kHz，存在帶外分量過大的問題。通過測試分析發(fā)現(xiàn)了101.5MHz，105.9MHz發(fā)射機帶外分量為其他頻率的三階互調(diào)分量，并非發(fā)射機本身的邊帶分量。94MHz發(fā)射機嚴重老化，有雜散輻射，邊帶分量過大，隨后電臺更新了94MHz調(diào)頻發(fā)射機。

圖1 調(diào)頻101.5MHz頻譜圖

圖2 調(diào)頻105.9MHz頻譜圖

圖3 調(diào)頻94MHz頻譜圖

5 結(jié)束語

測試時要正確設(shè)置頻譜分析儀參數(shù)，天線應(yīng)為窄帶的無增益標準天線。測量時要特別注意不能孤立地就發(fā)射頻點進行測量，必須結(jié)合當(dāng)?shù)責(zé)o線電信號的實際頻譜使用情況，理論上進行綜合分析、計算，實踐中對測量結(jié)果逐一解釋對照，從而得出有效分析結(jié)論，并作為頻率保護和有關(guān)無線電管理部門的管理依據(jù)。

How to use the Spectrum Analyzer to measure whether Radio and Television Signal Interferes Civil Aviation Communication

Zhao Shiping
(Shanxi Administration Center of Radio and TV, Taiyuan，030001)

The principle of using the spectrum analyzer to set parameters and to measure wireless FM signal and its side band components are introduced. And in order to ascertain whether Radio and television signal interfere Civil Aviation Communication, examples of measuring signal in Civil aviation communication band and measuring wireless FM signal and its side band components in FM band are expounded.

Spectrum analyzer; Parameter setting; Transmitter; Interference; Measurement and analysis

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.07.001

TN98

A

1672-7274（2015）07-0001-03