手持式頻譜儀在無線電測試中的應(yīng)用
1 引言
---隨著無線電通信的日益普及,便攜式無線電測試儀器已逐漸成為無線電工程人員日常工程應(yīng)用中必不可少的工具。
---與臺式機相比,便攜式無線電測試儀器面臨的*大問題在于：必須在體積小、重量輕和成本低的前提下保持足夠優(yōu)良的射頻性能、實現(xiàn)豐富的測試功能并延長電池工作時間。
---羅德與施瓦茨公司以其在無線電測試與測量領(lǐng)域七十余年的**經(jīng)驗和**技術(shù),成功推出了手持式頻譜儀R&S FSH3（100kHz～3GHz）和R&S FSH6（100kHz～6GHz）,很好的解決了以上問題。
---由于R&S FSH在2.5kg（含電池）的重量下實現(xiàn)了便攜式頻譜儀在此前無法達到的優(yōu)良的射頻性能,它在2004年被指定成為國際空間站（ISS）項目專用便攜式頻譜儀,在國際空間站上圓滿完成了相關(guān)測試任務(wù)。

2 R&S FSH簡介
---R&S FSH雖然被稱為手持式頻譜儀,但它在不同的配置下,除了能進行基本的頻譜分析外,還可以完成發(fā)射機與天饋線測試、無線電干擾查處、電磁場強監(jiān)測以及電磁兼容（EMC）診斷等測試。因此,可以把R&S FSH當作一個便攜式多功能無線電測試平臺,而不僅僅是一臺頻譜儀或一臺天饋線測試儀。
---可見,R&S FSH優(yōu)良的射頻性能完全可以滿足大多數(shù)通用頻譜分析的需要。而R&S FSH6直到6GHz的*高頻率使其具備了進行WLAN 802.11a網(wǎng)絡(luò)維護和手機本振頻率（3.4GHz～9GHz）測試的能力,擴大了手持式頻譜儀的應(yīng)用范圍。R&S FSH機身輕便,顯示清晰,其高亮無反光顯示屏幕即使在強烈日光下屏幕顯示仍然十分醒目（見圖1）。長達4小時的電池工作時間省卻了現(xiàn)場測量的后顧之憂。
---除了進行通用頻譜分析外,根據(jù)不同的配置,R&S FSH還可以應(yīng)用于很多測試領(lǐng)域

3 R&S FSH在發(fā)射機與天饋線測試中的應(yīng)用
---發(fā)射機與天饋線測試是無線網(wǎng)絡(luò)維護工作的*主要內(nèi)容之一。R&S FSH針對這類測試提供了以下功能和選配件,豐富了測試內(nèi)容并提高了測試效率。

3.1功率探頭
---平均功率探頭有R&S FSH-Z1： 10MHz～8GHz,200pW～200mW和R&S FSH-Z18： 10MHz～18GHz,200pW～200 mW。
---通過式功率探頭 有R&S FSH-Z44： 10MHz～8GHz,3mW～120W AVG/300W PEP和R&S FSH-Z14： 25MHz～1GHz,30mW～120W AVG/300W PEP。
---平均功率探頭測量發(fā)射機功率時需要使用大功率衰減器或定向耦合器,測量平均值。
---通過式功率探頭連在射頻通路中,不影響發(fā)射機正常工作,可測量平均功率、峰值包絡(luò)功率、反射功率、駐波比和回波損耗。
---以上功率探頭直接連接在R&S FSH主機上讀數(shù),使用十分方便。
3.2 雙端口傳輸測量
---為了確定被測電纜（或濾波器/衰減器）的頻響特性,可以把被測電纜的兩端分別接到R&S FSH的射頻輸入（RF INPUT）和跟蹤源輸出（GEN OUTPUT）進行雙端口傳輸測量。
---測試結(jié)果如圖2所示（以濾波器測量為例）,可見,使用FSH-K2測量選件時,矢量傳輸測量的動態(tài)可高達80dB。
3.3 單端口電纜損耗測量
---需要駐波比橋R&S FSH-Z2和矢量傳輸與反射測量選件FSH-K2。
---當被測電纜很長（如一端連接在發(fā)射塔的天線上）,不方便將電纜的兩端分別接到R&S FSH的射頻輸入和跟蹤源輸出端進行雙端口傳輸測量時,可以用單端口電纜損耗測量方法獲得被測電纜的損耗參數(shù)。
---將被測電纜的一端連接在駐波比橋的測量端口,另一端短路或開路即可。
---請注意,如果被測電纜的另一端是連接在天線上,可以將掃描頻率設(shè)置到偏離天線工作頻段的某頻點上,此時,與天線相連的電纜端口可被看作是開路。
3.4 電纜故障點DTF測量：R&S FSH-B1（需要駐波比橋R&S FSH-Z2）
---基于頻域反射原理,即用傅里葉變換將頻域轉(zhuǎn)換為時域,根據(jù)電纜類型（電波在不同介質(zhì)中的傳播速度）,由跟蹤源信號到達故障點并反射回來的時間計算出故障點的位置。
---R&S FSH-B1可以分辨相鄰幾厘米的故障點,連接設(shè)置如圖3所示,測量結(jié)果如圖4所示。
3.5 SMITH圓圖的顯示
---R&S FSH是目前世界上首臺能顯示SMITH圓圖的手持式頻譜儀,需要駐波比橋R&S FSH-Z2和矢量傳輸與反射測量選件FSH-K2配合使用。SMITH圓圖為天饋線測試提供了更為直觀和有效的手段。連接設(shè)置與圖3相同,顯示結(jié)果如圖5所示。

4、R&S FSH在無線電干擾查處中的應(yīng)用
---R&S FSH的便攜性和優(yōu)良的射頻性能使它在無線電干擾查處中得到廣泛應(yīng)用。R&S提供了兩種解決方案：**種方案將定向天線組HE200與FSH配合使用,用于無線電干擾的定位;**種方案用于電磁場強的長期和實時監(jiān)測。

5、 R&S FSH在電磁兼容（EMC）診斷測試中的應(yīng)用
---R&S FSH-K3接收機模式選件可使R&S FSH成為一臺電磁兼容接收機,雖然沒有配備預選器,但R&S FSH可以廣泛應(yīng)用于在電磁干擾（EMI）診斷測試中。在接收機模式下,R&S FSH可使用規(guī)定的檢波器（峰值、平均值、有效值或準峰值）和CISPR（-6dB）帶寬（200 Hz、9kHz、120 kHz或1MHz）進行電磁干擾測試。因此,在電子產(chǎn)品的研發(fā)階段,研發(fā)工程師可以將近場探頭組R&S HZ-15（30 MHz ～ 3 GHz）和R&S FSH配合使用,用來確定產(chǎn)品（如電路板）各點的電磁干擾發(fā)射,以便及時更改設(shè)計,保證*終產(chǎn)品能順利通過國家規(guī)定的電磁兼容測試。另外,還可以用預放大器R&S HZ-16來提高測量的靈敏度,R&S HZ-16的增益為20dB,噪聲系數(shù)為4.5dB。

6 R&S FSH的其他功能及附件
---R&S FSH還有一些很實用的功能,如：
* 以各種通信標準的信道號來改變中心頻點。
* 載噪比（C/N和C/N0）測量,模擬和數(shù)字電視信號測量。
* 低噪聲模式（靈敏度*大）和低失真模式（互調(diào)產(chǎn)物*小）。
* 免費控制軟件R&S FSH View：長期自動測試,數(shù)據(jù)存儲等功能。
* 外部觸發(fā)輸入口還可作為外部參考輸入,用于提高測量的頻率精度。
* 矢量發(fā)射和傳輸測量功能R&S FSH-K2,該功能同時測量幅度和相位,與標量測量相比,顯著提高了測量的準確度和動態(tài)范圍,還可讀出幅度和相位數(shù)據(jù)。
R&S FSH的一些附件為實際測量提供了極大便利,如：
* 12V車載點煙器適配器：R&S FSH-Z21,方便野外充電。
* 集成的開路/短路/匹配校準件：R&S FSH-Z29,可掛在胸前。
* 硬質(zhì)鋁箱：R&S FSH-Z6;便攜軟背包：R&S FSH-Z25,方便隨身攜帶。
* RS232光接口到USB接口的轉(zhuǎn)換連接線：R&S FSH-Z37,方便無串口的電腦使用。
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