Ceyear 4051信號(hào)/頻譜分析儀提供了實(shí)時(shí)頻譜分析功能，在干擾環(huán)境下進(jìn)行頻譜測(cè)試或在正常工作狀態(tài)下查找干擾是實(shí)時(shí)頻譜分析功能的主要優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有高截獲概率以及快速準(zhǔn)確的頻譜分析測(cè)量能力。實(shí)時(shí)頻譜分析功能廣泛應(yīng)用于瞬態(tài)、短時(shí)、偶發(fā)信號(hào)的測(cè)量與分析，測(cè)量顯示界面如圖1所示。
圖1 實(shí)時(shí)頻譜分析功能界面顯示
基于頻譜統(tǒng)計(jì)的數(shù)字熒光頻譜圖是一個(gè)二維的直方圖，它采用位圖圖像方式進(jìn)行顯示，每一個(gè)位圖像素代表的是信號(hào)頻率和幅度聯(lián)合的統(tǒng)計(jì)信息，顏色的深淺（暖色調(diào)和冷色調(diào)）代表統(tǒng)計(jì)次數(shù)的高低，數(shù)字熒光視圖如圖2所示。因此，數(shù)字熒光頻譜圖在一個(gè)二維圖譜上顯示三維數(shù)，橫軸代表頻率，縱軸代表幅度，像素點(diǎn)的色彩是第三個(gè)維度代表密度，即統(tǒng)計(jì)次數(shù)（命中數(shù)）。
圖2 數(shù)字熒光頻譜視圖示意圖
實(shí)時(shí)頻譜分析憑借數(shù)字熒光頻譜圖與無(wú)縫瀑布圖等圖的優(yōu)勢(shì)，能夠發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)信號(hào)、查找大信號(hào)下的小信號(hào)并且能夠查看信號(hào)隨時(shí)間變化的全部過(guò)程。
1 發(fā)現(xiàn)信號(hào)
1.1 發(fā)現(xiàn)強(qiáng)信號(hào)下的弱信號(hào)
RF信號(hào)的多樣化和普遍性增加了系統(tǒng)和信號(hào)相互干擾的可能性。RF環(huán)境的復(fù)雜化使得系統(tǒng)極易受到其他信號(hào)的干擾或自身產(chǎn)生難以察覺(jué)到的干擾信號(hào)，利用傳統(tǒng)掃頻式頻譜分析儀器很難在工作環(huán)境中識(shí)別到干擾信號(hào)及其來(lái)源。
數(shù)字熒光頻譜將統(tǒng)計(jì)后的頻譜直方圖各個(gè)頻率和幅度對(duì)應(yīng)位置的密度以不同顏色等級(jí)來(lái)演示，色彩表明了信號(hào)出現(xiàn)的概率。通過(guò)顏色的區(qū)別，很容易從數(shù)字熒光頻譜中查看到隱藏在強(qiáng)信號(hào)下的弱信號(hào)。例如，在測(cè)量雷達(dá)發(fā)射機(jī)的脈沖信號(hào)時(shí)，隱藏在大信號(hào)下有著小的頻譜泄露信號(hào)，這中狀態(tài)利用掃頻頻譜分析功能很難觀察到細(xì)致的頻譜信息，難以發(fā)現(xiàn)小信號(hào)的干擾，如圖3所示。但是，利用實(shí)時(shí)頻譜分析功能特有的數(shù)字熒光頻譜圖能夠很容易發(fā)現(xiàn)隱藏在大信號(hào)下的小信號(hào)，如圖4所示。
圖3 掃頻頻譜儀測(cè)得的脈沖信號(hào)
圖4 數(shù)字熒光圖譜測(cè)得的脈沖信號(hào)
1.2 查找瞬態(tài)偶發(fā)事件
4051的實(shí)時(shí)頻譜分析功能中采用硬件實(shí)時(shí)FFT模塊不間斷的對(duì)采集調(diào)理后的數(shù)據(jù)做頻譜分析，同時(shí)數(shù)字熒光處理模塊能夠?qū)崟r(shí)統(tǒng)計(jì)FFT模塊輸出的頻譜數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)FFT模塊能夠最大每秒處理近25萬(wàn)次1024點(diǎn)的FFT，對(duì)于持續(xù)時(shí)間不小于4.23us且位于實(shí)時(shí)帶寬200MHz內(nèi)的任何信號(hào)，數(shù)字熒光頻譜圖中都能夠100%的測(cè)量并顯示該信號(hào)。
將4051信號(hào)/頻譜分析儀接上射頻天線，接收空間電磁信號(hào)，本例將接收手持式移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的WIFI和Bluetooth信號(hào)，在掃頻模式下和實(shí)時(shí)頻譜分析模式下的信號(hào)顯示分別如圖5和6所示?？梢钥闯鰧?shí)時(shí)頻譜分析模式下的數(shù)字熒光頻譜圖能夠更加具體的顯示出信號(hào)的變化趨勢(shì)和信號(hào)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。
圖5 掃頻模式下的信號(hào)測(cè)試圖
圖6 實(shí)時(shí)頻譜分析模式下的信號(hào)測(cè)試圖
2 演示信號(hào)隨時(shí)間的變化過(guò)程
通過(guò)數(shù)字熒光頻譜圖和無(wú)縫瀑布圖的聯(lián)合分析可以展示頻譜的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。圖7展示了使用實(shí)時(shí)頻譜分析模式對(duì)跳頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)試的示意界面，無(wú)縫瀑布圖中可以看到頻率跳變的整個(gè)過(guò)程，而數(shù)字熒光圖可以驗(yàn)證跳頻信號(hào)質(zhì)量，同時(shí)通過(guò)打開(kāi)頻率vs時(shí)間圖，可以觀察到時(shí)域中的頻率跳變過(guò)程，配合標(biāo)記等可以簡(jiǎn)單測(cè)量出跳頻速率和跳頻帶寬等參數(shù)。
圖7 實(shí)時(shí)頻譜分析功能下跳頻信號(hào)測(cè)試
數(shù)字熒光圖和無(wú)縫瀑布圖相配合，能夠?qū)臻g中的射頻信號(hào)進(jìn)行頻譜監(jiān)測(cè)，如圖8所示。無(wú)縫瀑布圖能夠最大記錄一萬(wàn)幀的頻譜數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)置合理的頻域掃描時(shí)間，可以記錄長(zhǎng)時(shí)間的空間頻譜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)瀑布圖中含有時(shí)間信息，能夠根據(jù)信號(hào)所在幀回溯時(shí)間信息，確定信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間。為了能夠頻譜數(shù)據(jù)存檔、舉證以及二次開(kāi)發(fā)，無(wú)縫瀑布圖還提供了歷史頻譜數(shù)據(jù)保存功能。
圖8 利用實(shí)時(shí)頻譜分析功能進(jìn)行頻譜監(jiān)測(cè)
