6、常见问题
本章主要解答使用中常遇到的问题,但不包括常识性问题。
6.1、在接收机模式,为什么频谱的示数和场强读数不一致?
对于KC908而言,电平值(场强值)是解调带宽内的总能量。频谱是能量在频域的分布情况,频谱曲线上的每一个点,大约代表分辨带宽(RBW)内的能量。
换句话说,频谱上每个点代表的带宽,与电平读数的检测带宽可能根本不同,并且在两个不同的菜单中设置。带宽不同,收集到的能量不同,读数必然不同。
对于窄带信号,比如无调制的载波,频谱的读数和电平读数非常接近。对于宽带信号(如CDMA信号),频谱的读数和电平读数可能很不相同,取决于两者的带宽设置。如果把频谱的RBW和解调带宽(DEMODU BW)设置得完全一样,那么两个读数就是基本一样的。当然可能还是有一点微小的不同,这是因为频谱仪采用高斯滤波器(以满足某些标准),而解调采用矩形滤波器,他们的通带形状差异很大。
对于宽带信号,分辨率带宽或者解调带宽设置得越大,对应的读数就越大。
频谱和电平的检波方式可以分别设置,如果检波方式设置得不同,读数也会不同。
6.2、为什么有时频谱比电平静噪门限低,静噪却开启了?
与上一节的原因一样。电平静噪的依据,是电平(场强)数据。频谱分辨带宽通常比解调带宽窄,因而高度会经常性的低于电平值。由于频谱图上标注静噪提示线时,仍然按照静噪的设置值显示,所以会出现频谱比指示线低,静噪却开启的情况。
解调带宽越大,这种差别越大。在设置静噪时,请留意电平读数。
6.3、为什么频谱宽度(SPAN)很小的时候,刷新速度很慢?
KC908的频谱分辨率与SPAN是绑定的。SPAN越小,分辨率(RBW)越小。比如,当SPAN=1KHz时,分辨率为1Hz。要测得1Hz的频率,总是需要时间的,1Hz频率的周期就长达1秒。FFT的原理也决定了,要想提高频率分辨率,要么需要更多的采样点,要么需要更低的带宽。更多的采样点就需要更多的时间,在采样点一定的情况下,带宽越低,数据就越慢,收集采样点同样需要更长的时间。
对于扫描频谱而言,RBW越小,分辨率滤波器的带宽就越小,信号通过它所需要的时间就越长。比如一个标称带宽1Hz的滤波器,如果信号能够在0.5秒内通过它,那么它就能通过至少2Hz的信号,显然与带宽矛盾。实际上滤波器的响应时间还会更长。在高分辨率时,FFT频谱已经比扫描频谱快得多了。
6.4、镜像干扰出现在什么地方
在0~500MHz和6GHz~15GHz范围内,可能存在两种镜像干扰,即第一混频器的镜像干扰和第二镜像干扰。第一中频的频率约为2.65GHz,镜像干扰点距离观测频率点5.3GHz左右,镜像干扰的大小取决于预选器的性能。
在0~500MHz频率范围采用高本振,可能出现5.3GHz~5.8GHz的镜像,通常比真信号低60dB以上。由于低频天线在高频的性能往往不好,还能带来更多的镜像抑制,故这部分镜像干扰影响不大。
6GHz以上采用低本振,不同频率出现的镜像干扰不同。
低于10GHz时,0-4.7GHz范围内的信号可能成为镜像干扰。但此频段有严格的预选器,至少提供60dB镜像抑制。
在10~12.4GHz,镜像抑制度会随着频率的升高而迅速下降,大约在11GHz处降到0。如果频率继续升高,还可能略有镜像增益。
在12.4-15GHz,仪器采用2次谐波混频,对基波没有进行处理。因此,不但可能出现本振的镜像干扰,还可能出现基波混频的干扰,这些干扰往往比真信号还大。
可以通过调整中心频率,观察谱线移动的方向和速度来初步鉴别信号是否为真。比如提高中心频率,真信号会往谱图左侧跑,但镜像会往谱图右侧跑。真信号移动的速度等于中心频率移动的速度,而基波混频引起的假信号往往只有一半的移动速度。
第二镜像干扰是零中频接收机固有的,抑制度通常可达60dB,有时会下降到40dB水平。第二镜像往往距离真信号很近,典型距离是6~31MHz,但在小SPAN时,距离会变得更近,最小可达1MHz左右。
在500MHz~6GHz范围内,通常只出现零中频接收机的镜像干扰,特点与上述第二镜像干扰相同。
用于10GHz以上频率时,建议外加预选器。
6.5、除了镜像干扰,其它干扰的情况如何?
除了镜像干扰之外,高次谐波、互调等也会产生假响应,通常在-60dBc以下。但是在实际使用时,由于进入接收机的总能量很大,前置放大器的工作条件不佳,可能劣于该值。需要注意,KC908的前置低噪放随时处于工作状态,人工关闭放大(按LEV键,在AMP菜单中设置)或设置较高REF,也只是将前置低噪放的增益大幅降低,因此出现假信号的可能性总体来说比直怼混频器的传统频谱仪大。
当然,由于有预选器,情况比传统频谱仪开前置放大器时要好。这是在高灵敏度和抗干扰之间取的折衷。具体参见三阶截点指标。
KC908自己会产生EMI,这些辐射有少量从仪器内部泄漏到接收机,带来的剩余响应通常低于-100dBm。更多的辐射会泄露到空中,可能被自己的天线接收回去,特别是把鞭状天线直接接在仪器端口上时。这种“出口转内销”的干扰可能带来很大的剩余响应。
上述剩余响应在KC908上会表现得比较刺眼,其中一个原因是,即使在很大的扫宽下,仪器依然保持高灵敏度,比如1GHz扫宽下的噪底依然低达-110dBm。此时,整个扫宽内的剩余响应就会一览无遗。而传统扫描频谱在1GHz扫宽下,除非刻意设置,噪底通常会高达-80dBm,足以掩盖所有剩余。
当使用较小的SPAN时(比如接收机模式),噪底时常低到-130~-140dBm,内部泄漏的干扰会变得易于察觉。
考虑到KC908的尺寸太小,难以隔离,建议使天线远离仪器以减少影响。
6.6、信号没有超出REF,为何还是发生了过载
实时频谱仪通常只有较宽的模拟滤波器,整个滤波器通带内的信号都会送进后级,导致总功率电平较大。如果通带内有很多信号,就会出现频谱峰值虽然没有顶格,但信号的总和已经使仪器过载的情况。
KC908的模拟带宽比SPAN大,通常有50MHz左右。换句话说,在谱图上看不见的信号也可能导致过载。过载发生后仪器通常会给出提示,但不尽可靠。
在能够满足灵敏度需求的情况下,尽量开高REF,可以预防过载。
过载后频谱图会发生畸变,出现许多杂波。遇到这种情况应提高REF直到显示正常。
除了ADC的过载之外,仪器的前级也可能过载,或者叫做阻塞。导致阻塞的强信号可能远离设置频率,只要在相应的预选器带内(见5.3.1)均有可能发生。这种情况多发生在靠近基站、广播电台使用时。需要说明的是,仪器前端采用了压缩点很高的放大器和混频器(代价是费电),抗阻塞能力还是相当强的。
前级过载时,常见现象是信号峰值降低,底噪抬起20~30dB,原本孤立的信号出现大量噪声样裙边。这时可以尝试变换天线方位,提高REF,或设置手动衰减(LEV-AMP-ATT),调整过程中如果噪声样裙边时有时无或忽然消失,底噪忽然降低等,即说明确实发生了过载。
在电磁环境复杂的情况下(比如城市中心、楼顶或使用室外天线时),可以手动开启10~20dB衰减器,关闭放大器,以提升抗过载能力。平常手持使用时,仍以自动为好。接收机模式应将增益设置为跟随信号,并可手动在增益限制中设置最大增益为20dB或最小衰减为10dB。
有时在室内也发生噪底抬起,甚至高达-70dBm的情况,通常不属于过载,而是真的有干扰。可以关闭电灯,远离电器,或者走到室外试试。室内干扰尤以不知名品牌的LED灯为甚。
6.7、仪器工作时外壳很烫,正常吗?
仪器内部集成了许多高线性放大器、混频器。高线性意味着大电流、高耗能。同时还有高速数字电路,计算资源开销很大,是发热大户。KC908运行时的最低功耗有10瓦左右,典型功耗12W,峰值功耗15W。在充电时,除了电池存储的能量外,会额外增加大约4W的耗散功率,此时如果运行使用,外壳必然会巨烫无比。
这些发热会使外壳温度上升20~35℃,在夏天,表面温度可达70℃,有造成烫伤的可能,冬天可当“暖手器”。仪器在设计时已经考虑到了这种情况,并且有超温保护措施,不会对本身造成明显危害(当然对电池寿命和测量性能稍有影响),因此无需担心。
若环境温度较高,在充电时尽量避免开机运行,以保护电池。工作间隙及时用RUN/STOP键暂停测量,可使发热大幅降低并延长续航时间。
切勿用保温材料包裹,避免造成事故。如需安装在通风不良的机箱中,或者安装于环境温度超过35℃的地方,应给外壳吹风降温,或加配散热器。
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