1、概论

  KC908是一种多功能射频测试设备，既能接收信号，又能输出信号。在接收方面，可测定频谱、场强，对常见信号进行解调、监听。对于不常见的信号，可以录制原始数据（正交数据），供后期分析。在输出方面，可以产生需要的测试信号，供各种实验验证和检修其它设备之用。

  接收机的本质与生活中常见的收音机是相同的，都是对特定频率的信号进行放大和处理，从中提取有用信息。收音机只关心信号中携带的声音，测试仪器还要关心信号的大小和各种技术特征。

  作为侦察仪表，需要具有快速发现信号的能力。KC908与传统扫描频谱仪不同，它把需要测试的频率范围划分为若干小段，一次采集一个小段的信号，然后进行快速傅里叶变换（FFT），得到一个小段的频谱。把不同的小段拼接起来，就得到全景频谱。

  这样做的好处是既快又精确。例如在5kHz测频精度时，KC908可以每秒测试3GHz频率宽度，相当于一秒钟扫描了12万个25kHz频道，这种速度不是传统“快扫接收机”可以比拟的。

  该速度其实远没达到理论上的极限，这是因为调谐和数据处理都需要时间。事实上，使用FFT进行5kHz精度的测量时，不论多大频率范围，理论上只需0.1毫秒。但目前的技术水平只能在频率范围比较小的时候靠近这一目标。准确的说，在实时带宽内可以接近理论速度。受限于手持设备的体积和功耗，实时带宽不可能很宽，当测量的频率范围大于实时带宽时，就需要拼接。这时就需要等待锁定和调谐（就像传统接收机那样），它们比FFT慢得多。

  KC908还具有与接收频率覆盖范围相同的信号源（KC908W最高6GHz），可以输出等幅或简单调制信号。链接GNURadio后，也可以输出较为复杂的数字调制。信号源的输出幅度可以在较大范围调整，在大多数频率可达10dBm以上，并可衰减至-70dBm以下。在侦察应用中，该功能适用于对其它仪表以及测向机进行现场验证，比如判定其它设备的灵敏度是否正常。

  KC908基于软件无线电（SDR）原理，并且可以独立工作，一般不用外接电脑。如果希望进行更复杂的分析，也可以通过USB3.0与电脑连接。仪器支持常见的社区SDR软件如HDSDR，并能与开源无线电软件平台GNURadio连接。

1.1、原理

  为了降低复杂度，采用了超外差和零中频技术相结合的方式处理信号。即对于零中频收发器性能较好的频率范围，直接采用零中频；对于其它频率，通过混频的方法，搬移到某个固定频率，再由零中频收发器处理。

  所谓零中频技术，顾名思义，就是中频为零。它仍然是一种“外差”接收机/发射机，也有本振、混频器等硬件。对于接收机而言，使用混频器把射频信号变到固定的中频频率之后，再进行后续的处理；对于发射机而言则正好相反，用混频器把中频变换为射频以后输出。只是此处的中频为零，或者称为直流。

  例如，接收878.5MHz的信号时，本振频率也需设置为878.5MHz，经过混频器后，输出为直流。任何携带信息的信号都是有带宽的，不可能是纯净的878.5MHz。稍微偏离878.5MHz的信号，会被变换为频率较低的交流信号，与前述直流信号混合在一起，统称基带信号。

  不难发现，由于中频为零，878.5MHz两侧的信号，总会有一边的变换结果是负频率。这部分能量不会自动消灭，而是混合在了另一侧的正频率中（把本振和信号对调一下就不难理解了），无法区分。例如，878.4MHz和878.6MHz，与878.5MHz的本振混频，都得到0.1MHz。在实际工程中，采用两个混频器和两个本振同时进行变换，两个本振之间保持90度的相位差。这样就能得到两路相差90度的中频信号，称为正交（IQ）信号。尽管I或者Q都是正负频率混在一起的，但是混淆的部分相位相反，可以相互抵消，从而区分正负，区分的程度称为镜像抑制度。当然，借助数学公式才能更准确的理解，但超过了本书的难度设定。

  对上述信号进行采样，可以得到数字IQ信号。KC908中，数字IQ信号的带宽是40MHz~45MHz，对它进行FFT变换即可得到的频谱。这种频谱的中心是直流，正负频率分布于两侧。由于基带信号用模拟混频器产生，本振泄漏不能满足频谱分析的极高要求，换句话说频谱图中心会有强信号峰，靠近中心的位置会有较大的噪音。为了解决这个问题，仪器丢弃FFT结果的一个边带和性能不良的部分，只取其中15MHz宽度送去显示，这就是有效实时带宽（15MHz）的由来。如果扫宽大于有效实时带宽，则本振以15MHz间隔扫描，并将结果拼接起来。

     KC908的零中频接收机范围各型号不同。KC908A是0.75GHz~6GHz，18.6GHz、KC908U/V/W是500MHz~6GHz。

  由于频率覆盖范围较宽，为了避免外部信号的总能量过大导致接收机过载，提高抗干扰性能，KC908的前端有若干预选器，而传统频谱仪在低频段通常没有。两个端口的预选器分段方法有所不同，通常使用右侧端口（2端口），具体的使用技巧将在后文阐述。尽管按面积来算，射频电路的很大部分都是预选器，但受限于仪器体积，依然只能做十分初步的过滤。因此，如果用于复杂干扰环境，可以再采用一些外置的滤波器。

  零中频发射机（信号源功能）与接收机的过程相反。仪器的数字电路首先产生数字IQ信号，经过数模转换后得到模拟基带信号，并使用上变频器调制射频。零中频发射机的频率范围是1GHz~6GHz（KC908U为4.2GHz），如果需要输出该范围之外的信号，则通过混频的方式加以搬移。

  数字信号处理由FPGA和MCU共同实现。在解调信号时，FPGA对数字IQ信号进行了再次变频，以便进行严格的滤波。KC908的解调带宽从150Hz直到300kHz，适用于大部分专网信号分析。如果需要更宽的解调带宽，可以使用USB3.0把原始数字IQ信号传送到电脑，IQ信号的带宽可达40MHz。

  由于频谱采用FFT拼接，显示效果和传统扫描频谱仪显著不同，一些概念也有所区别。分析带宽（RBW）不再是分辨率滤波器的带宽，而是加窗后的傅里叶变换的等效分辨带宽。受运算资源限制，在某个扫描宽度下，RBW只能在一定范围内设置，不可设置得过小或者过大。对于大于实时带宽的时变信号，由于拼接点的两侧是在不同的时刻采的样，所以拼接点的幅度可能陡然变化。

  信号形状也可能与扫描频谱仪很不相同。例如调频信号的频谱，KC908看到的是实时带宽内的所有频率在上一个显示刷新周期内的峰值（或平均值，依设置而定），没有“从左到右”扫描时因为“任一瞬间只能扫到一个频率”而导致的“假象”。因此，在传统频谱仪上总结出的根据“假象”分析信号的经验，可能不再有效。

  但是实时频谱仪也不一定能得到“真相”，主要是因为时间分辨率存在极限。通俗的讲，即使每秒钟能够进行1万次FFT，也没有显示器能够每秒刷新1万次，没有人眼能够每秒看清1万次。不论有多少数据，最终都只能通过某种办法，合并为每秒几十帧的数据送去显示。这个合并的过程用“检波”代称。“检波方式”设置，就是设定合并的规则，比如逐帧取每个频率点的最大值，或者把所有帧的结果平均起来。这样一来，屏幕上显示的结果，并不能代表信号“瞬时”的情况，于是就不再是“真相”。

  其实对于变化的信号，真相只能用时域波形或者数学公式表达。这是因为FFT需要很多采样点（比如2048个）才能达到较高的频率分辨率。收集这些采样点需要时间，在这段时间里，信号可能已经发生了变化。不过与扫描频谱相比，实时频谱与“真相”的距离通常还是要近得多。

  其次，显示的频率分辨率也存在极限。一帧FFT会产生上千个数据点，再经过拼接，数据点就会更多，甚至达到数十万个。但是KC908的水平坐标最多只能显示800个像素，世界上也没有能显示几十万线的显示器，这就意味着每个像素将代表很多个频率。如何“代表”，也是检波需要解决的问题。在KC908中，取横坐标每个像素对应的所有频率的峰值来显示，以保证绝不遗漏信号，这是侦察仪表遵循的原则。但这种方式也可能使某些频率/相位调制的信号看起来像是稳定信号。在分析单个信号时，应尽量减小频率宽度，变化检波方式，必要时将检波方式设置为取样检波（Sample）来加以识别。

1.2、基础功能

（1）接收机

（2）频谱仪

（3）信号源

1.3、实用特性

（1）任意扫宽下优于10kHz的测频精度，单次操作即能准确侦测信号频率

（2）自动统计强信号，便于接近侦察

（3）频道存储，999CH

（4）模拟和数字对讲解调

（5）录制IQ、音频到TF卡

（6）电平音，便于徒步追踪

（7）声音大，适应嘈杂环境

1.4、适用领域

  传统手持频谱仪和场强分析仪适用的领域均可应用，对于数字、脉冲和不稳定信号（如磁控管的输出）有更好的效果。

（1）无线电侦察与监听，干扰查找，发射源追踪，暗藏发射源检测

（2）无线电与电磁环境监测系统维护

（3）专业通信工程，物联网工程

（4）雷达、卫星地球站

（5）工业微波工程

1.5、解调方式

（1）模拟解调

  CW（A1A），AM，LSB，USB，FM（PM），IQ

  模拟解调是标配功能，输出模拟音频，或可录制为WAV格式音频文件。

（2）数字对讲解调

  数字对讲解调包括标配、选件或定制功能。

  标配：D-star、YSF、P25、NXDN等（MBE声码器）

  选件：DMR、PDT、Tetra等，其中DMR、Tetra在民商用频段（136-174MHz，410-470MHz）也作为标配。支持的协议会随着开发的进展而增加。

  定制：非常用协议或需使用特殊声码器者，需定制开发（用户需提供知识产权授权），周期通常需要3-6个月。

1.6、主要参数¹

  KC908的设计目标是方便、实用，并不追求高性能，但是仍具备多数情况下够用的指标。

注：

1、仅选取常受关注的参数供读者参考。详细参数请见技术参数表。

2、取决于具体规格。订货号及其对应的上限频率参见产品概览。

3、可设定的分析带宽（RBW）范围与采用的实时带宽有关，由仪器决定。

4、“捕获（Intercept）”定义为准确测量，可以发现短1~2个数量级的信号。

5、设备工作时会产生EMI，如果天线距离设备太近，会受到自身EMI的干扰。残余响应的指标，系采用0.2m鞭状天线，距离主机1米，与主机同方向布置，在暗室中测得。

6、不同版本、不同频率的输出电平范围略有不同。18.6GHz版本，全部可用频率均可达13dBm。

1.7、不同规格KC908的区别

  KC908具有五种型号。其中，KC908A、KC908B属于标准型序列；KC908U、KC908V、KC908W属于普及型序列。

标准型序列的每个端口都有收发能力，可以比较两个端口输入信号的幅度差和相位差，信号源（端口1）可工作至10.8GHz或18.6GHz，与端口2的频率范围相同。

普及型序列进行了精简，只提供一个端口的接收和一个端口的信号源输出，信号源最高频率不超过6GHz，以降低成本和售价。

  KC901U、KC901V的左侧端口（端口1）提供信号源输出，右侧端口（端口2）是接收端口。信号源与接收机的覆盖范围相同。KC901W的左侧端口也是信号源输出端口，频率范围是100kHz-6GHz。

  除灵敏度外，同一频段的其它指标相似。在3-6GHz范围内的灵敏度，标准型序列的典型指标较普及型好1-3dB。

  KC908W的32-43.5GHz频段是将被测信号变频到6-18.6GHz频段内实现的，其上限频率可设定至50GHz。超出43.5GHz的部分未校准，灵敏度迅速下降，但应急时仍可做定性测试。

  KC908U和KC908V采用SMA阴性连接器，其余型号均采用兼容2.92mm标准的阳性连接器。

  KC908U/V安装了限幅器，端口抗毁性较好。