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頻譜分析儀在衛(wèi)星接收中的應(yīng)用
2015-09-01
頻譜分析儀是在頻率域?qū)π盘栠M行分析、測量的儀器。
在對衛(wèi)星信號的監(jiān)測方面尤其便利。
諸如一個轉(zhuǎn)發(fā)器上有多少節(jié)目(載波)，每個載波占據(jù)的帶寬，信號的功率電平，有無反極化干擾，有無異常干擾，有無互調(diào)信號，等等，都可以清晰地顯示出來。
通過觀察下行信號的頻譜，可以方便地調(diào)整接收天線的指向和極化角，從而使天線準(zhǔn)確地對準(zhǔn)衛(wèi)星，提高接收質(zhì)量。
首先簡單介紹一下頻譜分析儀的工作原理。
第一本振受掃描斜波發(fā)生器的控制，它是一個掃頻本振，也就是說它的輸出信號是在一定的頻率范圍內(nèi)是連續(xù)地、線性地變化的。
變化的快慢即掃描速度當(dāng)然也受斜波發(fā)生器的控制。
由于第一本振是掃頻的，輸入的被測信號經(jīng)過第一變頻器之后，每個頻率點的信號都被“提取”了一次，經(jīng)過后面電路的處理，最終使輸入信號的頻譜得以顯示。
采用掃描式本振的效果，是在被測的頻率范圍上產(chǎn)生了一個掃描“窗口”，這個窗口掃過了每個被測的頻點，將信號的頻率成份依次展示出來。
設(shè)定的窗口掃描范圍(即Fend-Fstart)稱為掃描跨度(SPAN)，掃描窗口的寬度也就是可調(diào)帶寬濾波器的帶寬稱為分辨率帶寬(RBW)，窗口掃描一次所需的時間稱為掃描時間(SWEEP TIME)。
要想看某個大頻率范圍內(nèi)的信號頻譜，可將掃描跨度選得大一些，反之則選小一些。
分辨率帶寬應(yīng)根據(jù)所觀察信號的帶寬來確定，特別是在兩個被測信號頻率靠得較近時，如果分辨率帶寬偏大(分辨率偏低)，則頻譜儀可能無法分辨這兩個信號。
掃描時間的選擇應(yīng)根據(jù)測試的內(nèi)容來定。
比如正在根據(jù)信號的強弱來調(diào)整天線，則掃描的速度應(yīng)快一些(縮短掃描時間)，這樣便于迅速發(fā)現(xiàn)信號頻譜電平的變化。
在衛(wèi)星信號接收中，頻譜分析儀的接入方法通常有兩種。
一是接至LNA(低噪聲放大器)之后；二是接至LNB(低噪聲變頻器)之后。
接至LNA之后所看到的是C(或Ku)波段的信號。
接至LNB之后看到的則是L波段的信號。
需注意的是，由于LNB是通過傳輸電纜供電的，頻譜分析儀不能直接接到LNB上，而是需要借助一臺接收機來供電，或是另設(shè)供電電路。
頻譜分析儀在衛(wèi)星地面接收中的基本應(yīng)用如下。
(1)觀察某個極化上的所有信號。
這是用來觀察所接收衛(wèi)星上某個極化(垂直或水平)上所有的信號。
此時的掃描跨度應(yīng)不低于500MHZ，所看到的是一組較窄的譜線。
(2)觀察某個轉(zhuǎn)發(fā)器上的信號狀況。
這是指觀察某極化上某個轉(zhuǎn)發(fā)器的信號狀況。
如果是SCPC方式，可以看清每個信號的細(xì)節(jié)，如功率電平，占有帶寬，甚至可以計算每個載波信號所占轉(zhuǎn)發(fā)器總功率的比例。
(3)精確調(diào)準(zhǔn)天線的指向和極化傾角。
每顆衛(wèi)星都有自己的信標(biāo)信號，這是一個單一頻率的幅度穩(wěn)定的正弦波信號。
借助于頻譜分析儀可以清晰地觀察到接收的信標(biāo)信號的電平大小，從而調(diào)準(zhǔn)天線的指向和極化傾角。
由于信標(biāo)信號往往只安排在某一個極化上，所以，先在這個極化方向上進行接收，仔細(xì)地調(diào)整天線，從頻譜儀上找到信標(biāo)信號最大點，這時的天線可認(rèn)為已經(jīng)相當(dāng)精確地對準(zhǔn)了衛(wèi)星。
再在與之正交的極化方向上觀察接收到的信標(biāo)信號，仔細(xì)地轉(zhuǎn)動饋源喇叭，使信標(biāo)信號達(dá)到最小，這就說明極化傾角也已調(diào)整好。
(4)觀察高頻頭(LNB)本振的準(zhǔn)確度。
高頻頭在使用一段時間之后，本振頻率會發(fā)生偏移，嚴(yán)重時可偏移幾兆赫，這對數(shù)字信號的接收會產(chǎn)生一定影響。
使用頻譜儀可以直觀準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)這一問題。
比如，某C波段衛(wèi)星的信標(biāo)為3699MHZ，高頻頭的本振為5150MHZ，則變頻后的信標(biāo)應(yīng)位于為5150-3699＝1451MHZ。
在頻譜儀上使用標(biāo)記對準(zhǔn)這一信標(biāo)，看標(biāo)記的頻率是多少，該標(biāo)記頻率與正常頻率的差值就可認(rèn)為是高頻頭本振的偏移量。
(5)分析LNA和LNB的性能。
用頻譜儀還可以觀察分析LNA和LNB的一些性能，如頻響、互調(diào)等。
在頻譜儀上常常發(fā)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)發(fā)器下行信號的幅度相差較大，通常情況下這并非星上轉(zhuǎn)發(fā)器的原因，而是LNA或LNB的幅頻特性不好。
另外常見的現(xiàn)象是由于放大電路的線性不好而產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物。
頻譜儀上顯示的是某個轉(zhuǎn)發(fā)器的下行信號，但在最高端出現(xiàn)了一個異常包絡(luò)，且維持了較長時間，在更換了LNB之后，這個包絡(luò)就消失了，由此斷定，該包絡(luò)是LNB中產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物。
在對衛(wèi)星信號的監(jiān)測方面尤其便利。
諸如一個轉(zhuǎn)發(fā)器上有多少節(jié)目(載波)，每個載波占據(jù)的帶寬，信號的功率電平，有無反極化干擾，有無異常干擾，有無互調(diào)信號，等等，都可以清晰地顯示出來。
通過觀察下行信號的頻譜，可以方便地調(diào)整接收天線的指向和極化角，從而使天線準(zhǔn)確地對準(zhǔn)衛(wèi)星，提高接收質(zhì)量。
首先簡單介紹一下頻譜分析儀的工作原理。
第一本振受掃描斜波發(fā)生器的控制，它是一個掃頻本振，也就是說它的輸出信號是在一定的頻率范圍內(nèi)是連續(xù)地、線性地變化的。
變化的快慢即掃描速度當(dāng)然也受斜波發(fā)生器的控制。
由于第一本振是掃頻的，輸入的被測信號經(jīng)過第一變頻器之后，每個頻率點的信號都被“提取”了一次，經(jīng)過后面電路的處理，最終使輸入信號的頻譜得以顯示。
采用掃描式本振的效果，是在被測的頻率范圍上產(chǎn)生了一個掃描“窗口”，這個窗口掃過了每個被測的頻點，將信號的頻率成份依次展示出來。
設(shè)定的窗口掃描范圍(即Fend-Fstart)稱為掃描跨度(SPAN)，掃描窗口的寬度也就是可調(diào)帶寬濾波器的帶寬稱為分辨率帶寬(RBW)，窗口掃描一次所需的時間稱為掃描時間(SWEEP TIME)。
要想看某個大頻率范圍內(nèi)的信號頻譜，可將掃描跨度選得大一些，反之則選小一些。
分辨率帶寬應(yīng)根據(jù)所觀察信號的帶寬來確定，特別是在兩個被測信號頻率靠得較近時，如果分辨率帶寬偏大(分辨率偏低)，則頻譜儀可能無法分辨這兩個信號。
掃描時間的選擇應(yīng)根據(jù)測試的內(nèi)容來定。
比如正在根據(jù)信號的強弱來調(diào)整天線，則掃描的速度應(yīng)快一些(縮短掃描時間)，這樣便于迅速發(fā)現(xiàn)信號頻譜電平的變化。
在衛(wèi)星信號接收中，頻譜分析儀的接入方法通常有兩種。
一是接至LNA(低噪聲放大器)之后；二是接至LNB(低噪聲變頻器)之后。
接至LNA之后所看到的是C(或Ku)波段的信號。
接至LNB之后看到的則是L波段的信號。
需注意的是，由于LNB是通過傳輸電纜供電的，頻譜分析儀不能直接接到LNB上，而是需要借助一臺接收機來供電，或是另設(shè)供電電路。
頻譜分析儀在衛(wèi)星地面接收中的基本應(yīng)用如下。
(1)觀察某個極化上的所有信號。
這是用來觀察所接收衛(wèi)星上某個極化(垂直或水平)上所有的信號。
此時的掃描跨度應(yīng)不低于500MHZ，所看到的是一組較窄的譜線。
(2)觀察某個轉(zhuǎn)發(fā)器上的信號狀況。
這是指觀察某極化上某個轉(zhuǎn)發(fā)器的信號狀況。
如果是SCPC方式，可以看清每個信號的細(xì)節(jié)，如功率電平，占有帶寬，甚至可以計算每個載波信號所占轉(zhuǎn)發(fā)器總功率的比例。
(3)精確調(diào)準(zhǔn)天線的指向和極化傾角。
每顆衛(wèi)星都有自己的信標(biāo)信號，這是一個單一頻率的幅度穩(wěn)定的正弦波信號。
借助于頻譜分析儀可以清晰地觀察到接收的信標(biāo)信號的電平大小，從而調(diào)準(zhǔn)天線的指向和極化傾角。
由于信標(biāo)信號往往只安排在某一個極化上，所以，先在這個極化方向上進行接收，仔細(xì)地調(diào)整天線，從頻譜儀上找到信標(biāo)信號最大點，這時的天線可認(rèn)為已經(jīng)相當(dāng)精確地對準(zhǔn)了衛(wèi)星。
再在與之正交的極化方向上觀察接收到的信標(biāo)信號，仔細(xì)地轉(zhuǎn)動饋源喇叭，使信標(biāo)信號達(dá)到最小，這就說明極化傾角也已調(diào)整好。
(4)觀察高頻頭(LNB)本振的準(zhǔn)確度。
高頻頭在使用一段時間之后，本振頻率會發(fā)生偏移，嚴(yán)重時可偏移幾兆赫，這對數(shù)字信號的接收會產(chǎn)生一定影響。
使用頻譜儀可以直觀準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)這一問題。
比如，某C波段衛(wèi)星的信標(biāo)為3699MHZ，高頻頭的本振為5150MHZ，則變頻后的信標(biāo)應(yīng)位于為5150-3699＝1451MHZ。
在頻譜儀上使用標(biāo)記對準(zhǔn)這一信標(biāo)，看標(biāo)記的頻率是多少，該標(biāo)記頻率與正常頻率的差值就可認(rèn)為是高頻頭本振的偏移量。
(5)分析LNA和LNB的性能。
用頻譜儀還可以觀察分析LNA和LNB的一些性能，如頻響、互調(diào)等。
在頻譜儀上常常發(fā)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)發(fā)器下行信號的幅度相差較大，通常情況下這并非星上轉(zhuǎn)發(fā)器的原因，而是LNA或LNB的幅頻特性不好。
另外常見的現(xiàn)象是由于放大電路的線性不好而產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物。
頻譜儀上顯示的是某個轉(zhuǎn)發(fā)器的下行信號，但在最高端出現(xiàn)了一個異常包絡(luò)，且維持了較長時間，在更換了LNB之后，這個包絡(luò)就消失了，由此斷定，該包絡(luò)是LNB中產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物。
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