Anritsu MS 2712E 頻譜儀在頻譜收測(cè)及頻率測(cè)量中的應(yīng)用探討

楊　杰　卓　佳

Anritsu MS 2712E 頻譜儀在頻譜收測(cè)及頻率測(cè)量中的應(yīng)用探討

楊杰卓佳

（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局二八一臺(tái)）

廣播頻段頻譜負(fù)荷收測(cè)是廣播電視監(jiān)測(cè)和監(jiān)管的必要工作，只有了解廣播頻段的頻譜負(fù)荷，才能夠明確監(jiān)測(cè)和監(jiān)管目標(biāo)，保障人民群眾的收聽(tīng)。Anritsu MS2712E頻譜儀可以提供頻譜收測(cè)的相關(guān)測(cè)量功能，能對(duì)頻譜收測(cè)工作的進(jìn)行提供便利。本文在介紹頻譜收測(cè)和頻譜儀相關(guān)原理的基礎(chǔ)上，利用Anritsu MS2712E對(duì)頻譜收測(cè)的相關(guān)測(cè)量進(jìn)行講解，為頻譜收測(cè)工作者在今后的工作中提供參考。

無(wú)線(xiàn)電頻譜；頻譜收測(cè)；Anritsu MS2712E；分辨率帶寬；視頻帶寬

隨著無(wú)線(xiàn)廣播技術(shù)的進(jìn)步，人民群眾對(duì)廣播播音質(zhì)量和效果的要求越來(lái)越高。因此，了解各頻道負(fù)荷情況與收測(cè)頻道內(nèi)各電臺(tái)的工作狀況、發(fā)射特性和各電臺(tái)的歸屬就很有必要。通過(guò)頻譜負(fù)荷收測(cè)不僅可以了解某一地區(qū)在不同時(shí)間內(nèi)頻譜占用情況，還可以掌握那些尚未被占用的頻率與時(shí)間。

Anritsu MS2712E頻譜儀是一款優(yōu)秀的便攜式頻譜儀，它在提高頻譜收測(cè)的效率上有著顯著優(yōu)勢(shì)，熟練地使用此儀器，不僅對(duì)頻譜收測(cè)大有裨益，還能提高廣播電視監(jiān)測(cè)和監(jiān)管工作的效率。

1　頻譜收測(cè)及意義

1.1無(wú)線(xiàn)電頻譜

無(wú)線(xiàn)電頻譜是頻率譜密度的簡(jiǎn)稱(chēng)，表示頻率的分布曲線(xiàn)，它使對(duì)信號(hào)的研究從時(shí)域引到了頻域，給研究者帶來(lái)了更直觀(guān)的認(rèn)識(shí)。電磁頻譜中，把3 000 GHz以下的部分稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電頻譜，根據(jù)無(wú)線(xiàn)電波的傳播及使用特點(diǎn)，國(guó)際上將其劃分為12個(gè)頻段，通信只使用其中的4～12個(gè)頻段，無(wú)線(xiàn)電頻譜和波段劃分如表1所示。

表1　無(wú)線(xiàn)電頻譜和波段劃分

無(wú)線(xiàn)電頻譜具有以下特性：無(wú)線(xiàn)電頻譜資源是有限的；無(wú)線(xiàn)電頻譜資源是一種非消耗資源；無(wú)線(xiàn)電波具有固有的傳播特性；無(wú)線(xiàn)電頻譜資源極易受到污染。

根據(jù)無(wú)線(xiàn)電波的特性，可以用來(lái)傳遞大量信息，其中無(wú)線(xiàn)電廣播就是最早的應(yīng)用之一，根據(jù)調(diào)制和波段的不同，民間主要的無(wú)線(xiàn)電廣播分為AM和FM調(diào)制，包括中頻（MF）、高頻（HF）和甚高頻（VHF），即常說(shuō)的中波廣播、短波廣播和調(diào)頻廣播。中波廣播頻段為526.5～1606.5 kHz；頻道間隔是9 kHz；必要帶寬是9 kHz。短波廣播頻段范圍為2 300～26 100 kHz；頻道間隔為10 kHz，也可用5 kHz間隔，對(duì)不同地區(qū)交叉發(fā)射；必要帶寬是9 kHz。調(diào)頻廣播頻段為87～108 MHz；頻道間隔是100 kHz；必要帶寬是200 kHz。

1.2頻譜收測(cè)內(nèi)容

頻譜負(fù)荷收測(cè)內(nèi)容包括各頻道上收到的電臺(tái)名稱(chēng)、歸屬、臺(tái)址、各個(gè)時(shí)刻所播的節(jié)目語(yǔ)言、信號(hào)強(qiáng)度、調(diào)制方式、頻帶寬度、干擾情況與可聽(tīng)度評(píng)價(jià)等。

頻譜負(fù)荷收測(cè)按照頻段不同，可分為短波、中波與米波波段等。其中以短波頻譜負(fù)荷最為擁擠，頻譜負(fù)荷的變動(dòng)情況也最為頻繁。

頻譜收測(cè)方式又可分為人工收測(cè)與自動(dòng)收測(cè)兩種。人工收測(cè)，可以辨認(rèn)出某臺(tái)的臺(tái)名、語(yǔ)言節(jié)目、干擾情況、信號(hào)強(qiáng)度與可聽(tīng)度情況等。自動(dòng)收測(cè)系統(tǒng)則利用自動(dòng)頻譜占用記錄儀收測(cè)。從自動(dòng)記錄的紙帶上可以看出哪些頻道或頻率已被占用，占用時(shí)間的長(zhǎng)短、各占用頻道（或頻率）的信號(hào)強(qiáng)弱，調(diào)制方式及頻帶寬度等。

1.3頻譜收測(cè)的意義

中、短波頻譜的收測(cè)的主要用途：一是對(duì)收測(cè)地點(diǎn)廣播頻段頻譜占用情況進(jìn)行了解，為利用頻譜資源提供有效的依據(jù)；二是對(duì)收測(cè)地點(diǎn)的各國(guó)廣播電臺(tái)收聽(tīng)情況和各國(guó)頻率的實(shí)際使用狀況進(jìn)行了解，尤其是國(guó)外電臺(tái)對(duì)我國(guó)國(guó)內(nèi)廣播情況；三是對(duì)收測(cè)地點(diǎn)各頻道廣播電臺(tái)密度進(jìn)行了解，為分配頻率提供有效的依據(jù)；四是及早發(fā)現(xiàn)并查明我國(guó)電臺(tái)信號(hào)受到的干擾情況；五是及早發(fā)現(xiàn)并查明非法電臺(tái)或“地下電臺(tái)”；六是提供選用最佳工作頻段與清靜頻道的依據(jù)；七是有利于積累與掌握無(wú)線(xiàn)電波傳播的規(guī)律。

2　Anritsu MS2712E簡(jiǎn)介

2.1Anritsu MS2712E簡(jiǎn)介

Anritsu MS2712E是一臺(tái)手持式綜合頻譜分析儀，可快速提供精確的測(cè)量結(jié)果。具有多語(yǔ)言界面，支持中文操作。頻率范圍100～3.0 GHz。內(nèi)置合成信號(hào)基準(zhǔn)源。內(nèi)置AM/FM解調(diào)接收機(jī)。內(nèi)置動(dòng)態(tài)衰減器跟蹤信號(hào)源模式，增加了從10～3 GHz的標(biāo)量分析功能。

通過(guò)使用主要的儀器功能：Frequency、Span、Amplitude和Bandwidth等可以很容易進(jìn)行相關(guān)測(cè)量。它具有一個(gè)高分辨率液晶顯示屏（640x480VGA LCD），可以很容易在各種光線(xiàn)下觀(guān)察測(cè)量結(jié)果。Anritsu MS2712E在充滿(mǎn)電的情況下，可連續(xù)工作1.5～2小時(shí)，還可用12.5 V的直流供電。Anritsu MS2712E可用于監(jiān)視、測(cè)量和分析信號(hào)環(huán)境。典型的測(cè)量包括帶內(nèi)干擾、發(fā)射頻譜分析、天線(xiàn)隔離和區(qū)域干擾，并能夠在整個(gè)測(cè)量范圍進(jìn)行標(biāo)記。例如：峰值、中心頻率、頻率間隔等，完成對(duì)顯示信號(hào)的測(cè)量。

2.2Anritsu MS2712E使用注意事項(xiàng)2.2.1 合理設(shè)置RBW和VBW

在使用頻譜儀進(jìn)行頻譜掃描和頻譜分析時(shí)，合理設(shè)置RBW（分辨率帶寬）和VBW（視頻帶寬），有助于提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精確度。二者的作用各有不同，簡(jiǎn)單來(lái)講：RBW的大小決定了進(jìn)入頻譜儀的信號(hào)帶寬；VBW的大小決定了最后顯示在屏幕上的信號(hào)帶寬。

分辨率帶寬是由頻譜儀的中頻濾波器帶寬決定的。頻譜分析儀軌跡的形狀取決于中頻濾波器。如果在頻譜分析儀中使用了一個(gè)以上的中頻濾波器，那么，帶寬最窄的將決定儀器的分辨率帶寬。分辨帶寬的選擇取決于幾個(gè)因素，濾波器穩(wěn)定需要時(shí)間，即當(dāng)一個(gè)信號(hào)從濾波器的輸入端到達(dá)輸出端時(shí)，需要一定的時(shí)間。另外，濾波器的輸出達(dá)到穩(wěn)定的值也需要時(shí)間。濾波器帶寬越窄，穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng)。

分辨率帶寬的選擇還取決于被測(cè)量的信號(hào)。如果要分開(kāi)兩個(gè)同時(shí)輸入的信號(hào)，需要窄的帶寬。如果用較寬的帶寬，那么兩個(gè)信號(hào)的能量就會(huì)顯示在同一幅圖形當(dāng)中，在所觀(guān)察的頻帶中就不能分辨出這兩個(gè)信號(hào)。但是，一個(gè)寬帶的測(cè)量將包括基本的頻率、諧波、雜散響應(yīng)和噪聲，而窄帶測(cè)量將濾除所有其他頻率分量，只保留基本頻率的測(cè)量結(jié)果。兩種測(cè)量各有優(yōu)點(diǎn)，具體由用戶(hù)的需要來(lái)決定。在測(cè)量當(dāng)中，總有一些噪聲存在，噪聲在頻域的所有頻段都存在。如果在測(cè)量中包括了噪聲，由于噪聲電平將使測(cè)量值不正確（太大），頻帶越寬，包括的噪聲越多。頻帶窄，則進(jìn)入分辨帶寬濾波器的噪聲就很小，在頻譜儀上，噪聲基底將會(huì)下落。這是因?yàn)轭l譜儀的中頻濾波器是窄帶，可以減少噪聲。當(dāng)測(cè)量噪聲電平下落，小信號(hào)就能顯示出來(lái)。作為一個(gè)常用的規(guī)則，頻譜儀測(cè)量的最大RBW被設(shè)為30 kHz。

頻譜儀通常在檢波后使用另一種被稱(chēng)為VIDEO FILTERING的濾波器。這種濾波器也影響顯示的噪聲，但與分辨率帶寬的方式不同。在視頻濾波器中，噪聲的平均電平保持不變但噪聲的變化被減少。因此，視頻濾波器的作用是“平滑”信號(hào)的噪聲。頻譜儀顯示的結(jié)果是噪聲基底壓縮為一條單薄的線(xiàn)跡，而線(xiàn)跡的位置保持不變。因此，改變VBW不能改善靈敏度，但在測(cè)量小功率信號(hào)時(shí)，VBW改善了識(shí)別能立和再現(xiàn)性。一般情況下RBW為VBW的10倍左右。

2.2.2信道帶寬的選擇

在測(cè)量信道功率時(shí)，正確地選擇信道帶寬是測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的關(guān)鍵。設(shè)置過(guò)大，測(cè)量值會(huì)偏大；設(shè)置過(guò)小，測(cè)量值會(huì)偏小。不同信號(hào)的信道帶寬一般不同，如電視信號(hào)帶寬為8 MHz，調(diào)頻信號(hào)帶寬為200 kHz，短波信號(hào)帶寬為5 kHz。因此，對(duì)不同信號(hào)測(cè)量時(shí)，要注意信道帶寬的選擇，以免出現(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤。

2.3Anritsu MS2712E在頻譜收測(cè)中的作用

作為一款多功能的頻譜儀，Anritsu MS2712E具有多種測(cè)量模式，即：頻譜分析，AM&FM信號(hào)解調(diào)分析和PMI解調(diào)分析。在頻譜收測(cè)中，收測(cè)可以用到頻譜分析和AM&FM信號(hào)解調(diào)分析功能。其中頻譜分析可以用來(lái)進(jìn)行頻譜掃描、查明信號(hào)干擾、測(cè)量信道功率、6dB帶寬等，AM&FM信號(hào)解調(diào)分析可用來(lái)對(duì)收測(cè)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，收聽(tīng)播音質(zhì)量和效果，以及測(cè)量載波功率。

3　Anritsu MS2712E在頻譜收測(cè)中的測(cè)量實(shí)例

首先，打開(kāi)Anritsu MS2712E，然后按復(fù)位鍵，復(fù)位頻譜儀；再調(diào)節(jié)RBW 和VBW。本文以開(kāi)闊地帶的中波頻譜收測(cè)為實(shí)例，因此可把RBW設(shè)為1 kHz，VBW設(shè)為300 Hz，信道帶寬設(shè)為10 kHz；進(jìn)行頻譜掃描，并對(duì)相應(yīng)頻率進(jìn)行指標(biāo)測(cè)量，保存數(shù)據(jù)。

3.1進(jìn)行頻譜掃描

進(jìn)行頻譜收測(cè)時(shí)，一般要先在合適的環(huán)境下進(jìn)行頻譜掃描，找到接收頻率，并對(duì)掃描結(jié)果保存，以便在后續(xù)測(cè)量中使用。以下是利用Anritsu MS2712E在開(kāi)闊地帶進(jìn)行中波頻譜掃描。

圖1　中波頻譜掃描截圖

從圖1可以看到：可收到的中波頻率較多，其中電平達(dá)到50 dBμV的有4個(gè)頻率，30～50 dBμV的頻率有6個(gè)，20～30 dBμV有2個(gè)；根據(jù)頻譜收測(cè)的要求，選場(chǎng)強(qiáng)值超過(guò)50dBμV/m記錄電臺(tái)頻率、臺(tái)名、國(guó)家、語(yǔ)言、可聽(tīng)度。電平50 dBμV以上的頻率是：540 kHz，576 kHz，855 kHz和1008 kHz。

圖2　576kHz載波功率測(cè)量

3.2對(duì)收測(cè)頻率進(jìn)行解調(diào)

確定收測(cè)頻率后，通過(guò)Anritsu MS2712E頻譜儀解調(diào)功能，對(duì)指定頻率進(jìn)行解調(diào)，并確定該臺(tái)的臺(tái)名和語(yǔ)言。通過(guò)解調(diào)收聽(tīng)后可以發(fā)現(xiàn)，收到的電平50 dBμV以上的頻率的臺(tái)名和語(yǔ)言如表2所示。

表2　電平50dBμ V以上的頻率的臺(tái)名和語(yǔ)言

從表2中，可以看出此次頻譜掃描收到的中波頻率主要為中央臺(tái)和省級(jí)一套，其中中央人民廣播電臺(tái)中國(guó)之聲2個(gè)，中央人民廣播電臺(tái)經(jīng)濟(jì)之聲1個(gè)，云南人民廣播電臺(tái)新聞廣播1個(gè)；且收聽(tīng)效果良好，可聽(tīng)度均在3分以上。

3.3對(duì)收測(cè)頻率進(jìn)行測(cè)量

利用Anritsu MS2712E頻譜儀，對(duì)頻率576 kHz進(jìn)行相關(guān)測(cè)量，可得到其信道功率為-38.3 dBm，載波功率為-36.6 dBm，3 dB帶寬為1.016 kHz。以下是載波功率測(cè)量（圖2）和3 dB帶寬（圖3）測(cè)量結(jié)果。

圖2和圖3中，576 kHz的載波功率為-38.3 dBm，3 dB帶寬為1.016 kHz，表明其發(fā)射特性良好，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

圖3　576kHz3dB帶寬測(cè)量

4　結(jié)語(yǔ)

雖然隨著科技的發(fā)展，數(shù)字化廣播、互聯(lián)網(wǎng)廣播越來(lái)越多，中短波廣播在民間的使用率越來(lái)越低，但在地震等各種災(zāi)害發(fā)生時(shí)，無(wú)線(xiàn)電廣播仍是最重要的廣播手段之一。因此，對(duì)無(wú)線(xiàn)電廣播頻段進(jìn)行頻譜收測(cè)就顯得很重要。利用Anritsu MS2712E頻譜儀，可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的頻譜收測(cè)，對(duì)收測(cè)頻率的一些指標(biāo)能夠較準(zhǔn)確測(cè)量。因此，掌握好Anritsu MS2712E頻譜儀的使用，有助于頻譜收測(cè)工作的順利進(jìn)行，有利于廣播監(jiān)測(cè)和監(jiān)管工作的有效進(jìn)行。

楊杰（1989-），男，彝族，云南開(kāi)遠(yuǎn)人，助理工程師，研究方向：廣播監(jiān)測(cè)；卓佳（1990-），女，四川宜賓人，助理工程師，研究方向：廣播監(jiān)測(cè)。

[1]陳德澤.廣播電視監(jiān)測(cè)技術(shù)[M].北京:中國(guó)廣播電視出版社,2008.