利用時(shí)間門測(cè)量信號(hào)頻譜

趙 越，曲晟明

（1．國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心檢測(cè)中心，北京 100037；2．國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心，北京 100037）

利用時(shí)間門測(cè)量信號(hào)頻譜

趙 越1，曲晟明2

（1．國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心檢測(cè)中心，北京 100037；2．國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心，北京 100037）

本文通過(guò)對(duì)超外差式頻譜分析儀時(shí)間門功能的介紹，介紹了如何使用頻譜分析儀對(duì)時(shí)域不連續(xù)信號(hào)的頻譜進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，并且結(jié)合實(shí)際例子，給出了測(cè)量過(guò)程。

時(shí)間門；時(shí)域不連續(xù)信號(hào)；掃描；觸發(fā)

1 引言

隨著新技術(shù)的發(fā)展，特別是時(shí)分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用，使得單一的頻域測(cè)量難以應(yīng)付新的要求。如何運(yùn)用常用的測(cè)量?jī)x表對(duì)時(shí)域不連續(xù)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，對(duì)于研發(fā)人員、檢測(cè)人員來(lái)說(shuō)是必須掌握的技術(shù)。本文旨在介紹利用檢測(cè)領(lǐng)域常見(jiàn)的超外差式頻譜分析儀，對(duì)時(shí)域不連續(xù)信號(hào)在頻域進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。并以兩種復(fù)雜信號(hào)為例，介紹測(cè)量過(guò)程以及測(cè)量原理。

2 為何需要時(shí)間門功能

超外差式頻譜分析儀的實(shí)時(shí)性較差，在有限脈沖出現(xiàn)的時(shí)間內(nèi)能夠完成的掃描寬度有時(shí)會(huì)小于整個(gè)信號(hào)的帶寬，不能夠完成對(duì)整個(gè)信號(hào)頻譜的掃描，只能得到離散的頻譜圖。對(duì)于無(wú)線電信號(hào)來(lái)說(shuō)，頻域測(cè)量的前提是要能夠獲得完整的信號(hào)頻譜，在此基礎(chǔ)上才能進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量。

利用頻譜分析儀的時(shí)間門可以將離散的軌跡拼接起來(lái)，得到完整的信號(hào)頻譜，實(shí)現(xiàn)以下測(cè)量功能：可以對(duì)時(shí)域上彼此分離的多個(gè)信號(hào)分別進(jìn)行測(cè)量；可以測(cè)量TDMA系統(tǒng)中任意時(shí)隙的信號(hào)頻譜；排除瞬態(tài)過(guò)程對(duì)信號(hào)頻譜的干擾。

3 如何使用時(shí)間門功能

時(shí)間門的實(shí)現(xiàn)方式有很多種，現(xiàn)以本振門控為例簡(jiǎn)單介紹其工作原理。如圖1所示，門控信號(hào)控制掃頻發(fā)生器的同時(shí)，也控制著時(shí)間門的開(kāi)啟與關(guān)閉。這樣可以保證頻譜分析儀在門打開(kāi)時(shí)掃描信號(hào)，門關(guān)閉時(shí)停止掃描。因此，如果門打開(kāi)的時(shí)間段正好是被測(cè)信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間，頻譜分析儀就可以通過(guò)重復(fù)測(cè)試多個(gè)周期，得到被測(cè)信號(hào)的完整頻譜。

圖1 本振門控原理圖

時(shí)間門主要有以下四項(xiàng)設(shè)置：

（1）門觸發(fā)信號(hào)。時(shí)間門需要的觸發(fā)源既可以來(lái)自外部，也可由頻譜儀自身提供。最常用的就是射頻脈沖門觸發(fā)，這種方式將頻譜儀中頻捕獲的脈沖信號(hào)的上升沿或下降沿作為觸發(fā)源。

（2）觸發(fā)模式。邊緣觸發(fā)模式，可以自由選擇時(shí)間門打開(kāi)和關(guān)閉的位置。電平觸發(fā)模式，只有當(dāng)信號(hào)電平達(dá)到特定限值（可手動(dòng)設(shè)置）時(shí)門打開(kāi)，不滿足限值時(shí)門關(guān)閉。

（3）門時(shí)延（delay）。決定觸發(fā)信號(hào)開(kāi)始多久后門會(huì)被激活并開(kāi)始觀察被測(cè)信號(hào)。

（4）門寬（length）。決定門激活后進(jìn)行信號(hào)觀察的時(shí)長(zhǎng)。

在頻譜分析儀顯示器上定位被測(cè)信號(hào)。盡管還未正確設(shè)置測(cè)量參數(shù)，但可以大概確定頻率和掃寬以便顯示被測(cè)信號(hào)。如果信號(hào)是不穩(wěn)定的或不連續(xù)的，可以用最大保持（Max Hold）得到信號(hào)的最大值，以便確定峰值功率的頻率。

為了提高掃描速度，盡量設(shè)置窄的掃頻寬度，但要保證顯示器仍能完整顯示所測(cè)信號(hào)的特性。例如，若要在200kHz頻率范圍內(nèi)查找信號(hào)，可將頻率掃寬設(shè)為剛好大于200kHz。

打開(kāi)時(shí)間門設(shè)置界面，選擇觸發(fā)信號(hào)類型。調(diào)整衰減器的大小，以便頻譜分析儀接收到的信號(hào)電平足夠大，然后調(diào)整門時(shí)延和門寬。

一般情況下，為了獲得最佳測(cè)試結(jié)果，需要把門放置在被測(cè)信號(hào)時(shí)域包絡(luò)中相對(duì)靠后的位置，但不應(yīng)將門擴(kuò)展到脈沖下降沿之外，或信號(hào)跳變處。這樣做可以最大化設(shè)置時(shí)間，以便分辨率帶寬濾波器達(dá)到穩(wěn)定。

4 使用時(shí)間門分析復(fù)雜信號(hào)

4.1 對(duì)混合信號(hào)進(jìn)行測(cè)試

下面的例子顯示了一個(gè)混合信號(hào)，其中包含CW信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，它們中心頻率相同而時(shí)域上彼此分離。利用頻譜分析儀的時(shí)間門功能以及觸發(fā)信號(hào)，就能分別得到CW信號(hào)或調(diào)制信號(hào)的頻譜。

從時(shí)域圖可以發(fā)現(xiàn)，這一信號(hào)前部平穩(wěn)，后部抖動(dòng)比較明顯。將這兩部分分別設(shè)置時(shí)間門，并觀察其頻譜。

圖2 將時(shí)間門放置在混合信號(hào)時(shí)域包絡(luò)的前部

圖3 分離出CW信號(hào)的頻域波形

將時(shí)間門按圖2設(shè)置，就得到圖3所示的CW信號(hào)的頻譜；將時(shí)間門按圖4設(shè)置，就得到圖5所示的調(diào)制信號(hào)的頻譜，成功分離了混合信號(hào)的頻譜。

圖4 將時(shí)間門放置在混合信號(hào)時(shí)域包絡(luò)的后部

圖5 分離出調(diào)制信號(hào)的頻域波形

4.2 對(duì)脈沖信號(hào)頻譜純度進(jìn)行測(cè)試

由于脈沖調(diào)制有無(wú)數(shù)的邊帶分量，很難確定其頻譜純度。任一邊帶都可能掩蓋一個(gè)無(wú)用調(diào)制分量或雜散信號(hào)。時(shí)間門功能可以使頻譜儀只在脈沖打開(kāi)時(shí)顯示信號(hào)頻譜，這樣就排除了上升沿、下降沿和脈沖關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生的頻譜分量。

圖6 未使用時(shí)間門功能時(shí)信號(hào)的頻譜

使用頻譜分析儀的時(shí)間門功能時(shí)，可以手動(dòng)設(shè)置合適的門時(shí)延和門寬，以便只觀察脈沖信號(hào)中要測(cè)量的部分。這個(gè)例子中，門被設(shè)置在脈沖打開(kāi)的時(shí)間。這里要注意，上升沿和下降沿不能包含在門內(nèi)，在門設(shè)置中使用的RBW應(yīng)盡量與頻譜測(cè)量時(shí)一致。

圖7 在時(shí)域設(shè)置門時(shí)延和門寬

當(dāng)門打開(kāi)時(shí)觀察到的頻譜是一個(gè)CW信號(hào)，脈沖調(diào)制被有效地移除了（圖8），這樣就可以確定是否存在可能被邊帶掩蓋了的雜散信號(hào)，通過(guò)調(diào)整門時(shí)延和門寬，同樣可以用來(lái)觀察上升沿和下降沿的瞬態(tài)頻譜。

圖8 使用時(shí)間門功能時(shí)信號(hào)的頻譜

之前的例子中使用的是本振門控的方法，它使得頻譜分析儀只在門打開(kāi)時(shí)進(jìn)行掃頻，與其他方式相比，它有很多優(yōu)勢(shì)，例如，使用者可以隨意改變頻譜分析儀的設(shè)置，如檢波方式、RBW和VBW等。

5 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用上述方法，我們通過(guò)對(duì)頻譜分析儀的優(yōu)化設(shè)置，可克服其固有的實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)常見(jiàn)的一些時(shí)域不連續(xù)信號(hào)頻譜的完整測(cè)量。在獲得完整的信號(hào)頻譜的基礎(chǔ)上，我們可以利用頻譜分析儀的各種測(cè)量功能完成頻域下的測(cè)量任務(wù)。

[1] Agilent Spectrum Analysis Basics

[2] Rohde&Schwarz Foundation of Spectrum Analyzer

國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心選舉產(chǎn)生第三屆工會(huì)委員會(huì)

4月21日，國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心工會(huì)第二次會(huì)員大會(huì)暨換屆選舉會(huì)議在京召開(kāi)。大會(huì)選舉產(chǎn)生了中心第三屆工會(huì)委員會(huì)和經(jīng)費(fèi)審查委員會(huì)人員，中心黨委副書(shū)記于紹卿當(dāng)選為中心第三屆工會(huì)委員會(huì)主席，部直屬機(jī)關(guān)工會(huì)主席姚小林出席大會(huì)并講話。

姚小林主席代表部直屬機(jī)關(guān)工會(huì)向大會(huì)的召開(kāi)表示祝賀。他說(shuō)，三年來(lái)，中心工會(huì)為中心的發(fā)展做了很多積極工作，也努力完成了部直屬機(jī)關(guān)工會(huì)部署的各項(xiàng)工作，取得了有目共睹的成績(jī)。他希望大家要借此機(jī)會(huì)，總結(jié)和思考今后的工作。第一，認(rèn)真提高工會(huì)的整體工作水平，做好符合新形勢(shì)要求的群眾工作，充分發(fā)揮橋梁紐帶作用；第二，牢固樹(shù)立社會(huì)主義核心價(jià)值觀，唱響時(shí)代主旋律、中國(guó)夢(mèng)，大力推進(jìn)開(kāi)展有實(shí)效的崗位練兵活動(dòng)；第三，大力加強(qiáng)工會(huì)自身建設(shè)，強(qiáng)化宗旨意識(shí)，切實(shí)改進(jìn)工作作風(fēng)。他希望中心工會(huì)組織在部直屬機(jī)關(guān)工會(huì)各項(xiàng)活動(dòng)中積極作為，真正起到示范帶頭作用。

中心主任劉巖在講話中說(shuō)，第二屆中心工會(huì)自2010年10月成立以來(lái)，認(rèn)真貫徹落實(shí)黨中央各項(xiàng)精神，全面履行各項(xiàng)職能，切實(shí)圍繞中心工作，以服務(wù)單位、服務(wù)職工為重點(diǎn)，帶領(lǐng)和教育職工不斷提高思想道德素質(zhì)、技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)和科學(xué)文化素質(zhì)，為國(guó)家無(wú)線電管理技術(shù)事業(yè)發(fā)展作出了積極貢獻(xiàn)。他希望新一屆工會(huì)，繼續(xù)抓好自身建設(shè)，帶領(lǐng)職工參與中心建設(shè)和管理事務(wù)；積極組織開(kāi)展內(nèi)容豐富、形式多樣、積極向上的工會(huì)活動(dòng)，大力促進(jìn)中心核心能力建設(shè)，努力打造好無(wú)線電管理智庫(kù)平臺(tái)。

在全體會(huì)員審議并表決通過(guò)了第二屆工會(huì)委員會(huì)工作報(bào)告和第二屆工會(huì)委員會(huì)經(jīng)費(fèi)審查報(bào)告后，經(jīng)過(guò)投票，選舉產(chǎn)生了第三屆工會(huì)委員會(huì)委員：于紹卿、王志欣、江力、宋旭、陳明、謝玉蘭、董未；于紹卿當(dāng)選主席，謝玉蘭當(dāng)選副主席；選舉產(chǎn)生了第三屆工會(huì)經(jīng)費(fèi)審查委員會(huì)，新當(dāng)選的主任為蔣蓓，委員有王鑫、劉暢、蔣蓓。

于紹卿主席在發(fā)言中說(shuō)，新一屆工會(huì)將在中心黨委的領(lǐng)導(dǎo)下，以打基礎(chǔ)、抓落實(shí)、促發(fā)展為主線，把工會(huì)辦成一屆學(xué)習(xí)型、服務(wù)型、創(chuàng)新型的工會(huì)。第一，立足本職崗位，積極貢獻(xiàn)，切實(shí)維護(hù)好職工的合法權(quán)益；第二，完善工會(huì)的工作制度，加強(qiáng)工會(huì)的自身建設(shè)，明確工會(huì)工作的指導(dǎo)思想、性質(zhì)、地位和作用，增強(qiáng)服務(wù)大局，服務(wù)全體職工的意識(shí)，全面提升組織職工、凝聚職工、服務(wù)職工的本領(lǐng)；第三，認(rèn)真履行好、維護(hù)好工會(huì)職能，建好職工之家，用創(chuàng)新的思維調(diào)動(dòng)和發(fā)揮全體職工積極性，用甘于奉獻(xiàn)的精神增強(qiáng)各位委員熱心服務(wù)的主動(dòng)性和自覺(jué)性，開(kāi)創(chuàng)中心工會(huì)工作新局面。

選舉結(jié)束后，中心黨委書(shū)記薛永剛發(fā)表了講話。他代表中心黨委對(duì)會(huì)議的圓滿成功表示熱烈祝賀。他說(shuō)，新一屆工會(huì)委員會(huì)的建立，對(duì)于進(jìn)一步加強(qiáng)工會(huì)組織建設(shè)，充分發(fā)揮工會(huì)組織的主力軍作用將是一個(gè)有力的促進(jìn)，在中心工會(huì)組織建設(shè)史上將掀開(kāi)新的一頁(yè)。他就新的工會(huì)委員會(huì)如何抓住機(jī)遇，不斷開(kāi)創(chuàng)工會(huì)工作的新局面，提出幾點(diǎn)希望：第一，充分認(rèn)識(shí)工會(huì)工作的重要意義，代表和維護(hù)職工的合法權(quán)益；第二，圍繞中心工作，顧全大局，努力開(kāi)創(chuàng)工會(huì)工作的新局面；第三，進(jìn)一步加強(qiáng)工會(huì)自身建設(shè)，認(rèn)真學(xué)習(xí)、充分反映民意；第四，黨委將進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)工會(huì)工作的領(lǐng)導(dǎo)，定期聽(tīng)取工會(huì)工作匯報(bào)，幫助研究解決工會(huì)工作中的問(wèn)題，支持工會(huì)依法按章、獨(dú)立自主、創(chuàng)造性地開(kāi)展工作。

來(lái)自中心各處室、直屬單位的152名工會(huì)會(huì)員在主會(huì)場(chǎng)參加了此次大會(huì)，京外各站在分會(huì)場(chǎng)通過(guò)視頻參會(huì)。

（楊士坤）

Make a Time-gated Measurem ent of the Signal Spectrum

Zhao Yue1, Qu Shengm ing2
(1.The State Radio Monitoring Center Testing Center, Beijing, 100037;2.The State Radio Monitoring Center, Beijing, 100037)

This paper introduces the time-gating of superheterodyne spectrum analyzers, describes how tomake a measurement of a signal spectrum that is bursted in the time domain and provides measurement processw ith practical examples.

Time gating; Discrete time-domain signal; Scan; Trigger

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.05.016

TN92文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1672-7274（2014）05-0066-04