當系統沒有按照預期進行工作時，假設某種形式的無線干擾是問題的根源，應使用頻譜分析儀來確定工作頻 率信道中存在多余的信號。這個發現過程可能涉及到確定信號的類型，包括傳輸時間、出現次數、載波頻率和帶寬，可能還包括干擾發射機的地理位置。如果系統在全雙工模式下運行， 可能還需要檢查干擾信號的上行鏈路和下行鏈路頻率信道。

測量干擾 — 尤其是空中干擾 — 通常必須使用具備極低本底噪聲或 DANL 的頻譜分析儀。DANL 由分辨 率帶寬 (RBW) 設置決定，其參數值 越低，噪聲就越小。通常，RBW 縮 小到原數的 1/10，可使本底噪聲降 低 10 dB 。如前所述，分析儀的測 量掃描時間是 RBW 的反函數，因此 RBW 設置越小，需要的掃描時間就 越長。由于快速測量和顯示低電平 信號的能力與分析儀檢波器的信噪 比 (SNR) 有直接關系，所以降低分析 儀的輸入衰減量即可改善信號電平。輸入衰減值越小 ( 通常低至 0 dB)，則 RBW 就越大，從而掃描時間越短。使用內置或外部前置放大器也能改善 檢波器中的被測信號電平。FieldFox 在 2.4 GHz 處 的 DANL 技 術 指 標 值 為 -138 dBm ( 不使用前置放大器 ) 和 -154 dBm ( 使用內置前置放大器 )。

當降低輸入衰減和測量大幅度信號 時，應當對分析儀給予特別關注。大 幅度信號會使分析儀前端過度激勵， 從而導致內部生成失真或儀器損壞。分析儀可顯示內部生成的失真，就像它來自感興趣的信號。在這些條件下，衰減器設置應當進行優化，以實現最高的動態范圍。FieldFox 包含一 個 30 dB 衰減器，該衰減器可以 5 dB 的步進進行調節， 優化測量的動態范圍。

測量無線電干擾設備的要求

在選擇分析儀時，測量精度、掃描速度和分析儀便攜性是極其重要的要求，因為現場測試往往是在船舶、航空航天和車載應用中極其惡劣的條件下進行，包括高海拔高度 ( 例如戶外高塔和桅桿裝置 ) 和狹窄空間等。當在現場進行干擾測試時，需要對測量設備的許多主要特性都加以考慮，包括頻譜分析儀需要堅固耐用，電池使用壽命長而且能夠快速更換，能夠從暫停狀態快速恢復到工作狀態，內置 GPS、直流模塊和直流電壓源。直流電壓源與外部偏置 T 型接頭搭配使 用，非常適合對衛星應用中的低噪聲模塊 (LNB) 供電。最高頻率高達 26.5 GHz 的高性能 FieldFox 分析儀能夠滿 足在所有環境條件下進行現場測試的 所有要求。

FieldFox頻譜儀 不僅具有臺式頻譜分析儀的 能力，還包括稱為 InstAlign 的獨有 特性，一旦啟動便可立即在整個射頻 和微波頻率范圍內、-10 至+55°C 的 溫度范圍內提供更出色的幅度精度。InstAlign 特性是以非常穩定的內置連 續波 (CW) 幅度參考為基礎實現的， 該幅度參考可在儀器的整個頻率范圍 內進行表征。此參考的幅度測量值與 表征值之間的任何偏差都可作為校正 數據，在對測試信號進行測量期間使 用。當內部傳感器探測到儀器的溫度 大約改變了2°C 時，FieldFox 可通過 后臺進程執行幅度校正，無需用戶 的操作。最終，FieldFox 在高達 26.5 GHz 的頻率范圍內、-10 至+55°C 的 溫度范圍內，無需經過預熱，即可提 供典型值小于±0.6dB 的總體絕對幅度精度。

除了高性能頻譜分析儀之外，還必須使用優質的測試電纜在分析儀與系統測試端口或測試天線之間建立連接。電纜的適當維護 — 保護和清潔分析 儀和電纜上的連接器 — 對于執行精 確、可重復測量至關重要。大多數同 軸電纜具有額定的“最小彎曲半徑”， 電纜在存放時如果彎曲半徑小于此 值，有可能導致電纜內部發生斷裂， 使得測量斷斷續續。

測試天線是干擾測試元器件的另一個 重要部分。它應當設計成覆蓋感興 趣的頻率范圍，同時具備輕巧便攜 的特點。使用 FieldFox 頂部安裝的 N 型陰頭 50 歐姆連接器，可將天線直 接連接到頻譜分析儀。雖然在進行 現場測試時 N 型連接器更耐用，不 過 FieldFox 還提供了 APC-3.5 端口連 接器選件。理想狀況下，天線的特征應當與處于調查中的無線系統所 用的測試天線類似。如果系統天線是 具有垂直極化的低增益全向天線，那 么頻譜分析儀連接的天線也應一樣。

當檢測寬頻率范圍內的頻譜時，可使用典型的窄帶系統天線替代寬帶鞭狀天線。市場上可供選擇的寬帶天線有 很多種，包括 Keysight N9311x-500 和 N9311x-501 ( 分別覆蓋 70 MHz 至 1000 MHz 以及 700 MHz 至 2500 MHz 的頻率范圍 )。當測量極其微弱的信 號或對非許可發射機測向時，應將高 增益定向天線連接至分析儀。是德 科技提供了多種型號的定向天線， 包括 N9311x-504、508 和 518，其增 益分別為 4 至 5 dBi，頻率范圍分別高 達 4、8 和 18 GHz。圖 1 顯示了兩個空中測量，對使用低 增益全向天線時的響應 ( 藍色跡線 ) 和使用高增益 9 dBi 八木天線時的響 應 ( 黃色跡線 ) 進行了比較。使用高增 益天線時，未知信號的幅度測量值顯 著增加，但這個測量要求天線指向最 高信號幅度的方向。如果這個高增益 天線沒有指向信號源，那么幅度會小 于使用全向天線進行測量時的幅度。

圖 1. 空中測量對分別使用全向天線 ( 藍色跡線 ) 和高增益天線 ( 黃色跡線 ) 接收到的信號進行了 比較

頻譜分析儀的模式和顯示

間歇性干擾往往最難以測量。當測量 脈沖、間歇或跳頻等干擾時，頻譜分 析儀的顯示屏可采用多種配置方式， 為檢測和識別這些類型的信號提供 幫助。

MaxHold ( 最大值保持 ) 模式

MaxHold 顯示模式可存儲和顯示多次 掃描中的最大跡線值。此模式位于 FieldFox 的“TRACE ( 跡線 )“菜單下。圖 ２ 顯示了使用分析儀 ( 配備兩條活 動跡線 ) 對跳頻載波進行測量的結果。跡線 1 ( 黃色 ) 配有 MaxHold 模式，跡 線 2 ( 藍色 ) 是標準的掃描“清除/寫 入”(Clr/Wr) 模式。經過幾次掃描之 后，MaxHold 跡線相對穩定，而 Clr/ Wr 跡線變化極大，這是因為跳頻信 號會隨著時間不斷變化。在測量過程 中我們發現，左側顯示的另一條跡線 沒有按照此 ISM 頻段在非許可工作模 式下通常的要求進行跳頻。當固定頻 率信號與跳頻信號在頻域中最終發生 碰撞時，前者可能是后者的干擾源。MaxHold 顯示模式主要是在只需要間 歇信號最大幅度的時候使用。如果需 要觀察信號隨時間的變化，則可以使 用頻譜圖或串接顯示模式，對間歇信 號結構進行更深入的分析。

頻譜圖測量顯示

當使用 FieldFox 時，可在 Measure ( 測 量 ) 鍵下的 Interference Analysis ( 干 擾分析 ) 菜單中找到這些顯示模式， 圖 ３ 顯示了圖 ２ 中的跳頻信號的頻 譜圖。為了顯示此頻譜圖測量結果， 在頻譜圖上疊加了標準的 Clr/Wr 測 量跡線 ( 黃色 )。頻譜圖是可在同一個 顯示屏上查看頻率、時間和幅度的獨 特方法。它可顯示頻譜隨時間的變化 過程，其中色標與信號幅度相對應。

圖２. 在標準的 Clear/Write ( 藍色跡線 ) 和 MaxHold (黃色跡線 ) 模式中顯示的跳頻信號的測量結 果。可以看到，左側信號是靜止的。

圖 ３. 跳頻信號的頻譜圖，在頻譜圖上疊加了使用標準 Clear/Write 模式 ( 黃色跡線 ) 進行測量 掃描的結果。

在頻譜圖中，每條頻率跡線占用顯 示屏上的一條水平線 ( 高度為一個像 素 )。縱軸顯示持續時間，因此顯示 屏會隨著時間向上滾動。在此圖中， 頻譜圖中的紅色表示信號幅度最高的 頻率內容。

頻譜圖可以顯示干擾的計時，以及信 號帶寬如何隨時間進行變化。用戶可 將時間游標放置到頻譜圖上，以確定 信號的計時特征。圖 10 中的頻譜圖 顯示了類似于隨機的跳頻載波頻率碼 型，并在左側顯示了幅度恒定不變的 固定載波。

零掃寬模式

另一種重要的間歇性信號顯示模式是 Zero Span ( 零掃寬 ) 模式。在此模式 下，頻譜分析儀的中心頻率調諧到固 定頻率，并像頻率調諧示波器一樣在 時域中進行掃描。RBW 濾波器經過 調整后擁有充足的帶寬，可捕獲盡可 能多的信號帶寬，同時不會導致測量 本底噪聲提升到難以接受的水平。幅 度觸發電平可設置為像示波器一樣在 掃描開始時進行觸發。觸發功能位于 FieldFox 上的 Sweep ( 掃描 ) 鍵下。圖 ４ 顯示了對前面的跳頻信號進行零 掃寬測量的結果。如圖所示，信號幅 度由跳頻載波移動到分析儀中設置的 相同頻率時所用的時間決定。此顯示 界面提供了當跳頻載波停留在這一個 頻率上時，脈沖持續時間的計時測量 結果。

串接顯示

與頻譜圖相似，串接顯示還提供了頻 譜測量結果的歷史記錄。串接顯示通 過三維彩色編碼顯示幅度電平隨頻率 和時間的變化記錄。時間級數沿著對 角線向上移動到屏幕右側。圖 ５ 為 時變信號的典型串接顯示，最高幅度 電平以紅色顯示，最低幅度電平以藍 色顯示。FieldFox 將圖中所示的信號 捕獲到其存儲器中。它的跡線記錄和 回放能力能夠對信號進行長時間的監 測和分析。分析儀可以連續記錄跡線， 跡線數量可以指定，也可使用用戶指 定的功率和頻率模板進行觸發開始進 行記錄。

圖 ４. 在 FieldFox 上使用 Zero Span ( 零掃寬 ) 測量跳頻載波的結果

圖 ５. 時變信號的瀑布圖顯示

掃描采集

FieldFox 具 有“SwpAcquisition” 功 能，位于 SWEEP 鍵下。該功能主要 用于捕獲低占空比脈沖或間歇性信 號。在此模式下，FieldFox 將連續采 集和處理數據，但不顯示跡線，使得每次掃描之間的間隔更小，增加了捕 獲脈沖和間歇性信號的機會。掃描采 集的數量可以在 1 至 5000 的范圍內 進行設置，數值越大，分析儀生成最終跡線數據所用的時間就越長。這與掃描調諧頻譜分析儀的掃描時間控制方式類似。由于 FieldFox 不是掃描調 諧分析儀，所以 SwpAcquistion 設置 可以增加每次步進的駐留時間，增加捕獲間歇性信號的概率。通過設置恰 當的 RBW、衰減和接通前置放大器， 可以捕獲難以檢測的干擾信號。

調諧和偵聽

FieldFox 的“調諧和偵聽”功能可通 過解調 AM、FM、窄帶和 FM 制式， 對干擾信號進行識別。解調的音頻可 以幫助用戶確定信號類型和來源。

本應用指南介紹了測試無線環境中的干擾所使用的測量技術和儀器要求。本文討論了各種干擾的分類，其中包 括帶內、同信道、帶外和相鄰信道干擾。本文還通過對各種無線信號進行頻譜測量，展示了手持式頻譜分析儀 ( 例如 FieldFox) 在識別和定位無線干擾源方面的效能。