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实时频谱仪在射频微波干扰分析中的应用

2018-12-19
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随着以4G和5G为代表的蜂窝无线通信技术的在全球的普及和推进,以及各种专业领域的通信技术的蓬勃发展,弥漫在空间中的各种制式各种频段的无线信号越来越多,例如卫星通信系统,微波中继通信,公共安全对讲通讯系统,铁路控制和通讯系统,广播电视,智能电网,无线局域网,以及军用的雷达和电子战系统。


各种各样的无线通信,在同一个空间同时部署,虽然可以通过频段划分,时间划分,甚至编码划分的方式相互阻隔,但还是会由于器件损坏,设计的瑕疵等原因造成相互干扰。




实际干扰的例子1
不同的通信应用之间干扰

上图所示的是用于美国的695 ~ 806 MHz的频率分配情况,可以看到频段的划分非常拥挤。在110MHz的频率范围内,划分了18个频段,用于多个通信应用。

“ATT UL”,“ATT  DL ”,“VZW UP”,”VZW DL“ 分别指美国电信运营商AT&T的LTE上行和下行信道,以及Verizon的上行和下行信道。可以看到ATT DL 和VZW DL的使用频段非常接近,很容易造成相互干扰。PSB(公共安全宽带)和PSNB(窄带)的频段也是相邻使用,容易干扰。同时美国有线电视的频道52到69也工作在这个频率范围,虽然是有线电视线路,在出现线路损坏的情况下,辐射出来的信号也会干扰到对应频段的LTE信道。


实际案例



上图中可以看到损坏的有线电视放大器辐射出来的信号达到了-75 dBm, 就很容易对周围的蜂窝通信网络造成干扰。


实际干扰的例子2
同一通信系统内部干扰

在同样一卫星通信系统中,紫色的F1信号,对于极化方向一致的非目标地面站会构成同频干扰。黑色的F2信号会对目标地面站,构成邻道干扰。绿色的F1会构成交叉极化干扰。


干扰类型分析


干扰类型

同频干扰


>>> 同频干扰

  • 摸拟信号:信号在同一频点

  • 数字信号:在同一频点,时隙相对同

>>> 对系统的影响:信噪比恶化

>>> 解决方案:

  • 网络内部方案:重新调整频率复用,基站频率重新配置,天线倾斜角调整。

  • 外部干扰:关闭发射机,或降低发射功率以便干扰源定位


干扰类型

邻道干扰

   

>>> 邻道干扰

  • 摸拟信号:射频信道太靠近,滤波器无法邻道信号的杂散能量

  • 数字信号:邻频, 时域相对同步

>>> 对系统的影响:信噪比下降

>>> 解决方案:

  • 网络内部方案:重新调整频率复用,基站频率重新配置,天线倾斜角调整。

  • 外部干扰:使用频谱分析仪对干扰源定位,加滤波器,以及频率协调


基于FieldFox的

高达50GHz的实时频谱分析仪(RTSA)

应用实时频谱分析仪来应对新的干扰测试的挑战,可以用于辨别一些传统频谱仪难以测试的信号:

  • 间歇射频信号

  • 低功率间歇信号

  • 多个信号隐蔽在同频宽带大信号内

  • 脉冲信号

  • 无线网络优化


实时频谱分析应用


对4G LTE下行信道干扰:藏在宽带信号里的窄带信号



对于一个隐藏在LTE宽带信号的干扰信号,左图是用传统频谱分析仪的测试结果,而右图是用RTSA的测试结果。对比就可以发现窄带信号处于宽带信号的频段内,传统频谱仪很难把它分辨出来,而RTSA的信号密度显示可以很容易地观察到它。


识别同一频段内的不同信号



雷达信号特性分析



实时频谱分析的突出优点

  • 提供100% POI 对信号进行扑捉

  • 唯一可对瞬态和动态信号进行实时分析

  • IQ传输流

  • 对射频脉冲信号分析的理想工具

实时频谱分析的数据处理过程


通过交叠FFT的方法来极大增加信号截获的概率。




Keysight FieldFox

手持射频微波多用途分析仪



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