用频谱分析仪测量通信信号

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1、用频谱分析仪测量通信信号—、GSM信号的测量现代岛度发达的通信技术可以让人们在地球的任意地点控制频谱分析仪，因此就更要懂得不同参数设S和不同信号条件对显示结果的影响。典型的全球移动通信系统(GSM)的信号测呈如图1所豕，它淸楚地标明了ffi要的控制参数没置和测S:结果。IFR2399型频谱分析仪利川彩色游标來加亮测量区域，此例中，波加亮的测量区域是占川信道和上下两个相邻信道的中心50kHz频带。显示的水平轴(频率轴)中心频率为900MHz，扫频频宽为1MHz，而每一小格代表100kHz。顶部水平线表示OdBm，垂直方向每

2、—格代表10dB。信号己经被袞减了10dB，测量示的功率电平已考虑了此衰减。Lower摯鬌簿•鬌■•鷄耆參曹曹•••Hiexu沢JC鼴<>bkRntOftr.e.BMAAMAAM图1GSM信道带宽显示和功率测量GSM是以两个25MHz带宽来传送的：从移动发射机到褪站采用890MHz到915MIIz,从妯站到移动接收机采用935MHz到960MHz。这个频带被细分为多个200kHz信道，而第50个移动发送信道的屮心频率为900MHz，如图1所示。该信号很明显是米调制载波，因为它的频谱很窄，实际运用中，一个GSM脉冲串只占用

3、200kHz稍多一点的信道带宽。按照GSM标准，在发送单个信道脉冲中时，时隙持续0.58ms,而信道频率以每秒217次的变化速率进行慢跳变，再加t扫频仪1.3s的扫描吋间，根据这些条件可以判定这是-•个没有吋间和频率跳变的静态测试，没有迹象表明900阳z的信号是间断信号。为了保证良好的清晰度，选用1kHz的分辨带宽(RBW)滤波器。较新的频谱分析仪中的模拟滤波器的形状系数(3dB:60dB)为11，意思是60dB时滤波器带宽(从峰值衰减60dB)是3dB时滤波器带宽(从峰伉衰减3dB)的丨丨倍，即丨1kHz比1kHz。与

4、此相比，数字滤波器的形状系数还不到5。例如一个3dB带宽为50kHz的带通滤波器，其60dB带宽只冇60kHz,这几乎是矩形通带。它保证在计算平均功率时只含有50kHz以外区域很小一点的功率。作为对比，如果分辨带宽RBW50kHz，使用前面提及的模拟滤波器而不是数字滤波器，其60dB带宽将为550kHz。标记1处的信号电平是4.97dBm。为了使噪声背跫出现在屏幕上，显示轨迹线已向上偏移了10dB(在图中不易察觉)，这是由于信号峰值被预先衰减10dB使艿不超过顶部水平线，这也是信号峰值读数比参考电平高的原因，图中，主信道

5、功率(CHP)读数为7.55dBm,与峰值(标记丨处)的读数4.978m不一致，其原因就是主信道功率是在50kHz测景带宽内计算的，而标记1的读数是峰值。公式1定义了在整个带宽内计算主信道功率的方法。CHPwr/dBm1rCHBW丄—10•1o4rBW.K«•N其中，CHPwr：信道功率，单位dBmCHBW：信道带宽Kn：噪声带宽与分辨带宽之比N：信道内象素的数HPi：以lmW为基准的电平分W数(dBm)阁1屮，分辨带宽为1kHz，信道带宽为50kHz。裾式(1)，先将在红色游标之间的每个像素功率电平(dBm)的对数值转

6、化成线性功率电平毫fc(mW)并求其平均位，然后按照测量带宽与分辨带宽之比来修正该位，以求得信道功率电平。对于带有VGAS示的频谱分析仪来说，500个像素对应水平轴的10个刻度。因此，在红色游标之闾有25个像素，每个像素表部分去•Sio^示2kHz。(1)式的第二1表示50kHz测量带宽内线性功率电平的平均值。假设900MHz处的峰值只有一个像素宽，其峰值功率3.14mW除以25(像素数)，可得到功率平均值为0.126mW。对于具有商斯响应的有4或5个极点的安捷伦滤波器而言，噪声功率带宽与分辨带宽之比为1.06,即Kn为

7、1.06。假设IFRRBW波波器与安捷伦RBW滤波器-•样，那么⑴式第一部分变为50/1.06=47.2。最后结果为7.73dBnu上述计算结果接近7.55dBm。在假设峰值只A冇一个像素宽时，为什么刚冰计算的功率比显示的功率大?这是因为峰值讨能小丁-2kHz,即小丁•一个像尜的宽度。一些频谱分析仪可将像尜细分以得到更人的测量精度。这种情况下，很容易判断出连续波占川的宽度小于1个像素所示的2kHz,比如1.8kHz。如果像素被细分为10等份，则平均功率为3.14X1.8/2/25=0.113niW。此吋，主信道功率(CH

8、P)等于7.27dBm。当然50kHz以外区域的测泉带宽可提供一些功率，但是K单个像素宽的峰值被摊薄后，可下降达25dB，意思是该区域内两个或多个像素宽信号的功率将小于峰值功率1/300,所以不用加入总数里。在数字系统里，很窄的连续波(单音信号)的显示和相关测量足有问题的，根据定义，一条线不能小子1个像索的宽度，可足