3、测量模式说明

  本章简要介绍设备的各种模式，以便你了解设备的全貌，在应用场景中做出正确的选择。后面的章节会介绍设备的基本操作逻辑，合适的模式与正确的操作相搭配，有助于快速解决现场问题。

  KC908有多种测量模式，除个别特殊情况外，设备只能工作于其中一种模式。MODE键是模式选择键，按键以后显示模式选择菜单，可以选择其中一种使用。模式选择菜单只有在按MODE键时才会显示。

  不同的配置和版本，能够选用的模式也不相同。默认包含频谱仪、接收机和信号源三种。

  各种模式只是适用于不同的需求，使最终的功能更适合应用场景。虽然基于一套硬件，但由于根据场景不同对驱动方法有所优选，性能可能略有差异。

3.1、频谱仪

  频谱仪是一种在频域上展示信号的仪器，显示的结果叫做频谱图。通常，用横坐标代表频率，用纵坐标代表幅度，物理意义是不同频率的信号幅度。

3.1.1、横坐标

  频率的单位是赫兹（Hz），表示每秒钟重复的次数，过去也称周/秒（C/s）。射频信号的频率往往比较大，因此常用更大的兆赫兹（MHz）和吉赫兹（GHz）单位。

  KC908的横坐标采用线性刻度。如果最左侧的坐标代表0Hz，最右侧的坐标代表10GHz，那么中心就是5GHz。由于人们往往更关心中心频率，因此常用中心频率（center frequency，简称CENT、CF）和频率跨度（frequency span，简称SPAN）来设置仪器，后者简称频跨、频宽或扫宽。中心加减扫宽的一半，分别等于起始（最左）和结束（最右）频率。

  频谱模式可以设置很宽的SPAN，此时的频谱由FFT结果拼接而成。测量和拼接需要时间，SPAN越大，刷新一屏的时间越长。由于拼接的原因，调大KC908的RBW不能明显加快刷新速度。

3.1.2、纵坐标

  在频谱仪中，幅度可以指功率、电压或电流。频谱仪是负载式仪表，测量的是它的端口吃进的功率，或者端口上的电压、电流。这些参数显然与负载的大小有关。根据欧姆定律，如果负载的电阻（可以推广到阻抗）确定，那么，负载上的功率、电压、电流就是相互依存的，测量其中一个，就能知道另外两个。KC908的标称阻抗是50Ω，因此，不论显示功率、电压或电流，都能正确表示信号的幅度。在无线电测量中，常使用功率，偶尔使用电压，极少使用电流。KC908默认显示信号功率。

  功率的单位是瓦特（W）,是一个线性单位。在无线电测量中，信号的幅度相距非常悬殊，可能一个信号只有1nW，而旁边的信号有1mW，相差100万倍。纵坐标采用线性刻度的话，如果希望用1mm高度来表示1nW的信号，那么1mW信号就有1千米高，世界上没有这么大的显示器。因此，通常把幅度转换为对数表示。

  KC908的纵坐标默认采用对数刻度。对数是比例关系。对于功率，60dB就代表10⁶倍，也就是100万倍。既然是比例，就存在分母是谁的问题。在无线电测量中，如果表示功率，习惯用毫瓦（mW）为单位，以1mW作为分母，对应的对数是dBmW，简称dBm。1nW的功率，可以表示为-60dBm。如果用1个像素代表1dB，那么用60个像素就表示60dB，能够把两个悬殊很大的信号显示在一个频谱图中。

  以对数表示的幅度值，通常称为电平值。

  仪器也可以显示线性幅度，在频谱仪的“配置”下的“单位”菜单中选择线性单位即可。

3.1.3、频率设置

  RF/CF按键用于设置频率，LEV按键用于设置幅度。

  RF/CF按键按下后会出现频率设置菜单，包含了CENT、SPAN、START（开始）、STOP（结束）四个选项。选中后可以用直接输入数值，也可以用旋钮微调。

  方便起见，由于频谱模式不存在AF（音频）设置项目，AF按键在这里充当SPAN键使用。

3.1.4、幅度设置

  LEV用于设置与幅度相关的各种参数，如参考电平、纵坐标分度、衰减量、增益、参考偏移量。

  频谱图顶部刻线代表的电平值，该值被称为参考电平（REF），这个名字沿袭自模拟时代示波管显示的频谱仪，需要从上往下数格子来阅读谱图。总之，它决定了频谱图能够装下的最高幅度。从原理来说，REF与仪器的衰减器、放大器联动，REF越大，衰减越大、增益越小。测量大的信号必须设置高REF，否则信号可能使设备过载甚至烧毁；测量小的信号应当设置低的REF，以获得较高的信噪比。修改参考电平可以使谱线上下移动。整个谱图内不允许任何谱线超出图框顶部。

  衰减和放大默认自动设置，设置的参数和特点见下一小节。如果对自动选择不满意，可以在菜单中改为手动。改为手动后，REF与衰减器、放大器不再联动，需谨防过载。

3.1.5、REF、AMP与灵敏度的关系

  下图是简化后的射频前端框图，忽略了所有的滤波器器。受整体架构约束，KC908采用高增益前级方案。在混频器或中频之前，有两级前置放大器。在6GHz以下，第一级可以旁路，最大增益40dB或45dB。对于6-12.4GHz，第二级可以旁路，最大增益40dB。在6GHz以下，两个端口的放大器排列完全相同；端口1（左侧）无6~15GHz接收。

  中频放大器的增益可以数控调整（仪器自动完成），范围是0~30dB。

  从以上介绍可知，ADC之前，最大可组合约70dB或75dB的放大器。考虑到电路和混频器有损耗，实际最大总增益为60dB左右。在6GHz以下频段，还有总共50dB的衰减器，在测量大信号或干扰严重时，除了旁路放大器，还需要开启衰减器。仪器根据参考电平（REF）的设置，自动选择合适的增益和衰减量——确保在信号幅度低于参考电平时，仪器不发生过载；在不发生过载的前提下，于灵敏度和抗干扰能力之间做出妥协。

  衰减器和LNA（可旁路者）还可以手动设置，按LEV键后，对应于菜单上的ATT和AMP选项。开启手动设置后，这两项的状态显示在频谱图的左上角区域。

  仪器已经针对手持天线使用时的性能做出了权衡，在电磁环境较好的地方，应避免手动设置ATT和AMP。在电磁环境差，或者采用室外天线的时候，可以根据谱图的显示，适当组合REF、AT T和AMP的设置。采用手动设置时，REF仍然是有意义的，因为它与中频增益联动。在技术参数表中，给出了最高增益时的抗干扰能力。

  两个端口的抗干扰特点不同，通常使用右侧端口。只有在对抗干扰性能没有要求时，才使用左侧端口。

  所有的放大器、衰减器均已校准，配置变化后，仪器会自动修正读数。例如在某个频率，通过调整使总增益实际减少了25.8dB，仪器就会为原始数据加25.8dB，使得被测信号保持不变（前提是被测信号始终高于噪底）。但是噪底不会保持不变，因为仪器灵敏度降低了，噪底会明显提高。不过由于放大器产生的噪音也会相应地减少，所以噪底并不会精确提高25.8dB，而是略小一点。

  同理，关闭AMP或调大ATT并不能减少因为机内干扰导致的剩余响应，相反还可能由于失去了放大器噪声的掩盖而变得刺眼。

3.1.6、模式设置

  模式设置不同于模式选择。一但选择一种模式，模式设置菜单就是该模式下的顶层菜单了。频谱仪的模式设置菜单包含了端口选择、带宽、扫描参数、光标、轨迹、峰值表功能和基本配置等设置项目。

（1）带宽/扫描

  包含分辨率带宽、扫描时间、检波方式、触发方式等设置项目。

  分辨率带宽（RBW）又称分析带宽，原本是想表示一张谱图上，相距多远的两个信号能够被分辨出来，在扫描频谱仪上等效为中频滤波器的带宽。在FFT频谱仪中，傅里叶级数相邻两点本来就可以分辨两个不同的频率，因此某种意义上RBW与FFT的分辨率等价。但是单纯的做FFT是不够的。假设某个信号刚好位于相邻两点之间，可能导致左右两点的示数都比实际信号小，产生错误测量。为了解决这个问题，必须对数据进行加窗处理。可以不准确的理解为求取相邻若干点的计权总功率，把结果作为中心那个点的数据显示。这种操作会的代价是分辨率恶化。不同的窗形有不同的性能，考虑到习惯上使用高斯滤波器，KC908采用高斯窗。此时，RBW表示与之等效的中频滤波器的3dB带宽。

  作为一种简单的理解，可以认为，测量一个纯洁的单频信号，谱线本来应该是无限窄的，但在实际的频谱图上依然有一定的宽度。如果在低于顶峰3dB的地方测量谱线的宽度，这个宽度就是RBW。

  显然，RBW与SPAN、FFT点数和窗形有关，SPAN越小，FFT点数越多，RBW越小，分辨能力越强。如果FFT点数和窗形是确定的，RBW理论上只与SPAN有关。换言之，设定某个SPAN，就只有唯一的RBW。由于这样不方便实际使用，因此仪器默认采用当前SPAN下的最小RBW，同时允许在一个不大的范围内稍作手动调整，实际是调整FFT点数和窗形。

  如果SPAN设置得较大，屏幕的分辨率会比RBW差，此时横坐标上的每个像素都将代表若干个本可以分辨开的频率。最坏的情况下，一个像素将代表相邻的上千个频率。此时需要确认如何“代表”，也称为检波方式。例如，自动峰值表示在显示屏的一列上打两个点，分别是最大值、最小值，然后用线段将两个点连起来。但光标读数时，读取最大点的频率和幅度。

（2）光标

  频谱仪有4个光标，在模式菜单上按下光标（MARKER）选项后，第一页菜单上有两个，其余在“更多”里面。开启的光标会用绿色菜单表示，当前激活的光标用红色菜单表示。光标本身以不同颜色区分。

  在软菜单上按某个光标键，如光标1（MARKER1）,可进入到该光标的功能菜单，包括了查找峰值、把光标频率设为中心等功能。

  转到接收机，用途是切换到接收机模式，同时把光标频率设置为接收频率。

  自动寻峰功能开启后，光标会随时搜寻频谱图上的最高谱线。

  在频谱模式，MODU按键用于快速进入光标菜单。SHIFT+LEV键也可以快速进入光标菜单。

    图：频谱仪有四个光标，可以移动到不同的轨迹上，开启求差功能和场强计算

（3）轨迹

  该菜可以开启两条工作曲线（迹线A、迹线B），对曲线进行最大值、最小值保持等，主要用于比较频谱图和捕捉瞬间信号。

  迹线A和迹线B的REF设置可以不同，但频率等参数等同。

（4）峰值表

  该功能用于自动寻找频谱范围内的强信号，并列表显示。

  峰值表实际监视了由大到小的前100个峰值，本机只显示10个。峰值表只记录满足寻峰设置的频率，如果只有一个满足，那就只有一行数据。

  保存列表功能用于将峰值表保存到接收机，如果插有TF卡，会同时保存数表文件到TF卡。在接收机模式，可以调取保存的峰值表。

  需要注意，每次保存，都会清除上一次保存在接收机中的峰值列表，但不会删除TF卡中的文件（会存为新文件）。在接收机模式，可以读取TF卡中存储的峰值列表。

  峰值表的设置关系到是否查全、查准。在“寻峰设置”中有三个项目，说明如下：

  a、频率间隙

  表示两个峰之间至少需要间隔的频率。如果两个峰之间的间隔小于该设置，则只会查到其中先出现或较大的峰，后出现或较小的峰会从列表中删除。

  该设置主要是避免把同一个宽带多峰信号误判为多个信号，提高峰值列表的信息量。

  该值建议设置为稍小于被测频段的信道间隔。比如，对于12.5KHz间隔的对讲机通信来说，设为10kHz。具体设置可以根据使用场景灵活和掌握，如果设置得太小，列表上会出现相邻重复；如果设置得太大，会漏记信号。

    在记录过程中调整频率间隙，将删除已经记录的值中不符合条件的频率。

  b、幅度间隙

  表示相邻两个峰之间的凹谷至少要低于其中较低的峰多少dB，如果两个信号峰之间没有符合条件的低谷，仪器会认为他们其实属于一个信号。

  该功能主要用于防止将宽带信号，特别是平顶宽带信号（如CDMA）误记为多个信号。

  通常建议设置为6dB。如果有多峰调制信号导致较多重复，可以适当调大幅度间隙。但是幅度间隙不能比信噪比还高，比如在所有信号都很弱的时候，噪底距离峰顶都没有20dB，此时若设置为20dB，就只能记录到最大的一个峰了。

  在记录过程中调整幅度间隙，不会删除已经记录到的值。

  c、门限电平

  相当于“静噪”。只有高于该设置的信号才被记录，用于避免记录到不关心的小信号。在搜寻近处大信号时，通常建议设置为-40dBm。

  调整门限电平，会删除列表中不符合条件的记录。

（5）配置

  配置菜单中，端口切换用于选择仪器的端口（左侧或右侧端口）。按一下调换一次。

  天线增益用于设置外部天馈系统的总增益。正确设置后，在切换到场强单位（dBμV/m）时，仪器将计算得到分辨带宽内的实际场强。需注意其它单位下该设置不起作用，如果希望配置外置衰减器或放大器，应当通过LEV键进入，在“幅度偏移”中设置。

3.2、接收机/场强仪

  接收机是测定信号电平，对信号进行解调监听的仪器。接收机模式也能显示频谱，与频谱模式有四点主要区别：

（1）增益、衰减默认与频谱图的REF设置没有关系，是根据信号的强度，确切的说是根据整个采样带宽内的总功率自动进行设置的。当然也可以设置为与REF相关，或采用全手动设置。

（2）有电平或场强显示，测量带宽基于矩形滤波器，而不是频谱仪的高斯滤波器。

（3）有模拟解调功能（标配），解调频率等于频谱图的中心频率。

（4）频谱图的最大频率跨度为15MHz，为实时频谱，不再进行FFT结果的拼接。

  其它方面还有一些功能的不同，比如具有瀑布图、荧光显示等显示方式。

3.2.1、VFO

  VFO原指可变频率振荡器（Variable-Frequency Oscillator），在超外差接收机中是指本振，现在习惯用于表述接收机的频率自由可调模式（相对于频道模式）。KC908沿用这种称呼。

  设备有两个VFO，分别为VFOA和VFOB，两者的设置是相互独立的，在使用时可以任选其中一个。准备两个VFO的主要目地是方便快速的在两个需要监测的频率之间切换。两个VFO不能同时工作，尽管硬件原理上有这种可能。

  除了自由设定之外，在VFO模式也可以读取频道和频谱仪保存的峰值列表。

  为了照顾不同频率的设置习惯，不论VFOA或是VFOB，都将频率分成了若干小段。不同小段的大多数设置参数是独立的。当把频率切换到另一段时，将默认采用另一段的最后一次设置。未划入小段的频率，采用同一组设置。

  例如，你正在101.7MHz收听广播，采用了FM解调，200kHz解调带宽。而刚才是在8.350MHz接收通信信号，采用了USB解调，3kHz带宽。此时如果想回到刚才的状态，只需要把频率从101.7MHz调整至8.350MHz，仪器将自动设置解调方式为USB，带宽3kHz。

  音量、显示风格、端口选取等通常希望保持一致的设置参数，全局有效，切换频率时不自动调整。频跨、静噪、检波方式等与频段特点密切相关的设置，各段独立。

3.2.2、CHANNEL

  CHANNEL（简称CH）是指频道模式，通常也被简称为MR（MEMORY，存储模式）。KC908可以存储1000个频道，每个频道的大多数设置参数（包括端口）是相互独立的。但音量、显示风格等即时偏好设置与频道无关。

  在CH模式中，频率和设置参数依然可以自由调整，但属于临时性的调整。除非覆盖保存，否则下次使用同一个频道时，还是会调取原存储的值。在CH模式临时调整频率，不再区分小段。

  在CH模式，可以把频率和设置参数推送到VFO。

3.2.3、自动增益

  接收机具有从射频到音频的自动增益控制，为了避免设置项目名称的混淆，对于射频和中频，称为ALC（自动电平控制），对于音频，称为AGC。他们本质上都是根据射频或音频的信号强度，自动调整设备的增益。

  接收机前端具有30dB的可变衰减器（步进10dB），40dB的可变放大器（步进20dB）。中频具有30dB的可调放大器（步进10dB）。

  在频谱仪模式，这些放大器或衰减器的组合方式和取值，取决于参考电平的设置，总的增益可调范围达100dB。

  接收机不仅提供测量结果的显示，还提供音频。很多时候以听为主，以看为辅。加之接收机经常用于移动搜索信号，电平变化范围很大，这时再要求用户随时去调整参考电平，就很不方便。因此，在接收机模式，默认根据输入的大小，自动调整衰减器和中频放大器，但射频放大器（AMP）仍需手动设置；用户也可以强制指定接收机像频谱仪那样以参考电平为依据自动调整。

  调整的依据是整个采样带宽内的总电平。仪器不能只看接收频率上的信号强度，因为过载可能发生在解调带宽之外。如果接收频率上只有一个小信号，而旁边有一个很大的干扰，依然可能使仪器过载。当ADC收到的总功率电平过大时，仪器会试探性的减小增益，直到过载消除。当电平降低时，仪器又会加大增益，以便保持较高的灵敏度。为了避免信号快衰落引起增益震荡，滞回区间默认为20dB，在LEV-增益-跟随信号-滞回区间中设置。

 注  意 

  由于ALC的控制依据是整个采样带宽内的总电平，显示区域之外的信号变化也可能导致ALC动作，出现底噪频繁跳动。

  由于过载可能发生在ADC之前，仅仅根据采样电平来调整依然可能发生过载。除非在预选器后增加检波器，否则无法用ALC来消除这种过载。作为补充措施，KC908允许用户手动指定衰减或增益，对于没有指定的参数，依然进行自动调整。在电磁环境恶劣的地方，可以手动指定10dB或更大的衰减量，同时避免使用40dB档射频增益（AMP），保持其余部分为自动。

  仪器通过屏幕上方ATT和AMP数值颜色不同，提示该项目当前处于手动模式还是自动模式。金黄色表示处于自动模式。

  增益调整后，仪器会自动修正读数。在出厂前，已经记录了每级放大器或衰减器在覆盖频段内的实测参数，用于修正读数。

  采用ALC时，REF设置仅仅关系到显示区域的纵坐标取值，进而关系到曲线的位置。瀑布图的配色与REF联动，不能单独为其设置起止电平。仪器如果自动调整了增益，谱图图上可能出现配色的突然变化。

  音频AGC默认为开启状态，使音频总功率调整到音量设置的大小，此时如果没有信号，不论采用何种解调方式，都会听到较大的噪音。音频AGC的时间常数默认为1s。

3.2.4、电平/场强

  电平显示于右上角。电平与频谱图上的光标不同，它显示的是解调带宽内的总功率。按MODU键，进入解调设置中，找到“解调带宽”选项，进入后即可调整。解调信号由矩形滤波器提取，即使解调带宽与RBW相同，电平读数也可能与光标不同。

  设置单位为dBμV/m或dBW/m2，同时正确设定天线增益，仪器可以计算出场强并显示在右上角。

3.2.5、电平音

  接收机具有电平音（LEVEL TONE）功能，即用音调的高低表示信号电平的大小，换句话说，音调高低服从于电平读数。

  但是，电平可能的变化范围非常大（通常达到140dB以上），如果用音调表示这么大的范围，几乎无法反映任何细节。因此必须缩小电平音的表示范围，KC908的表示范围是40dB。开启电平音以后，应当正确设置电平中心点。电平在中心点上下各20dB变化时，音调会发生显著的变化，其变化范围已经接近扬声器能够响应的极限。电平比中心点低20dB后，仍然会略有变化。

图：在徒步搜索时，把电平音中心点设置得与当前电平读数接近，有利于听到明显变化。

  电平中心点可使用下方旋钮调整。按压旋钮，听到三短提示音，即表明旋钮已经切换为电平中心点调整功能。

3.2.6、静噪器、降噪器

  KC908具有静噪功能，以便在没有信号或信号不符合特定条件时，关闭声音输出，避免噪声污染。

  标配静噪器分为：电平静噪、话音静噪、连续亚音频静噪(CTS)、数字静噪（DCS）四种。

  电平静噪：当信号电平小于设定值时，关闭声音。信号电平大于设定值时，启动声音。电平静噪采用滞回比较，滞回区间默认为2dB。静噪电平的设定值用绿色横线在谱图中指示。

  话音静噪：对音频进行分析，如果判断其非噪音分量较大，启动声音。如果判断其为噪音，关闭声音。由于准确判断是否话音非常困难，该静噪器是负面静噪器，主要检测噪音，应配合电平静噪使用。如果信号电平高于电平静噪设定值10dB，不论话音静噪做出何种判断，均开启声音。

  CTS和DTS都是根据低于扬声器响应频率的“亚音频”范围内调制的特定信号或数据来判断是否开启声音。被测信号必须有满足规则的亚音频调制才能工作。

  静噪器开启声音输出时，屏幕上方的扬声器图标闪烁。

  降噪器通过数学方法降低音频中的白噪声，使声音清晰。为了减少失真，降噪器的作用轻微。如果需要外送音频进行测试，应当关闭降噪器。

  电平音、静噪器等音频相关功能，都可以通过按AF键进入菜单设置。

3.3、简易信号源

  信号源功能可以输出等幅、调幅、调频、调相信号。端口2（右侧）支持100MHz~6GHz频率，端口1（左侧）支持10KHz~15GHz频率。信号源没有ALC，能够输出的最大幅度随着频率不同而不同。仪器出厂时已经校准最大幅度的显示值，按最大幅度输出时，准确度良好。如果减小幅度，从最大输出开始减小的前30dB，准确度尚可。继续减小则准确度不佳，误差可能超过6dB。

  对左侧端口而言，10kHz~1GHz信号由混频产生，有严格的低通滤波器，比较纯净。6~12.4GHz为混频产生，有简单的滤波器，信号中混有本振等强杂波，使用时需要留意其影响。

  两个端口都可以输出较小的信号，右侧端口尤其小。外接至少30dB的功率衰减器后，可以用于电台灵敏度测试。左侧端口可以输出较大的幅度，在6GHz以下通常可以达到10dBm，6GHz以上通常可达0dBm。但是左侧端口的最低幅度较大，如需用于灵敏度测试，需要外接至少50dB的衰减器。如前文所述，输出小信号时准确度不佳，使用时应加以留意，建议仅用于相对比较。