頻譜分析儀在衛星接收中的應用
2015-09-01
頻譜分析儀是在頻率域對信號進行分析、測量的儀器。
在對衛星信號的監測方面尤其便利。
諸如一個轉發器上有多少節目(載波)，每個載波占據的帶寬，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，可以方便地調整接收天線的指向和極化角，從而使天線準確地對準衛星，提高接收質量。
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是連續地、線性地變化的。
變化的快慢即掃描速度當然也受斜波發生器的控制。
由于第一本振是掃頻的，輸入的被測信號經過第一變頻器之后，每個頻率點的信號都被“提取”了一次，經過后面電路的處理，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。
分辨率帶寬應根據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。
掃描時間的選擇應根據測試的內容來定。
比如正在根據信號的強弱來調整天線，則掃描的速度應快一些(縮短掃描時間)，這樣便于迅速發現信號頻譜電平的變化。
在衛星信號接收中，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，或是另設供電電路。
頻譜分析儀在衛星地面接收中的基本應用如下。
(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。
此時的掃描跨度應不低于500MHZ，所看到的是一組較窄的譜線。
(2)觀察某個轉發器上的信號狀況。
這是指觀察某極化上某個轉發器的信號狀況。
如果是SCPC方式，可以看清每個信號的細節，如功率電平，占有帶寬，甚至可以計算每個載波信號所占轉發器總功率的比例。
(3)精確調準天線的指向和極化傾角。
每顆衛星都有自己的信標信號，這是一個單一頻率的幅度穩定的正弦波信號。
借助于頻譜分析儀可以清晰地觀察到接收的信標信號的電平大小，從而調準天線的指向和極化傾角。
由于信標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，仔細地調整天線，從頻譜儀上找到信標信號最大點，這時的天線可認為已經相當精確地對準了衛星。
再在與之正交的極化方向上觀察接收到的信標信號，仔細地轉動饋源喇叭，使信標信號達到最小，這就說明極化傾角也已調整好。
(4)觀察高頻頭(LNB)本振的準確度。
高頻頭在使用一段時間之后，本振頻率會發生偏移，嚴重時可偏移幾兆赫，這對數字信號的接收會產生一定影響。
使用頻譜儀可以直觀準確地發現這一問題。
比如，某C波段衛星的信標為3699MHZ，高頻頭的本振為5150MHZ，則變頻后的信標應位于為5150-3699＝1451MHZ。
在頻譜儀上使用標記對準這一信標，看標記的頻率是多少，該標記頻率與正常頻率的差值就可認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、互調等。
在頻譜儀上常常發現不同轉發器下行信號的幅度相差較大，通常情況下這并非星上轉發器的原因，而是LNA或LNB的幅頻特性不好。
另外常見的現象是由于放大電路的線性不好而產生的互調產物。
頻譜儀上顯示的是某個轉發器的下行信號，但在最高端出現了一個異常包絡，且維持了較長時間，在更換了LNB之后，這個包絡就消失了，由此斷定，該包絡是LNB中產生的互調產物。
在對衛星信號的監測方面尤其便利。
諸如一個轉發器上有多少節目(載波)，每個載波占據的帶寬，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，可以方便地調整接收天線的指向和極化角，從而使天線準確地對準衛星，提高接收質量。
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是連續地、線性地變化的。
變化的快慢即掃描速度當然也受斜波發生器的控制。
由于第一本振是掃頻的，輸入的被測信號經過第一變頻器之后，每個頻率點的信號都被“提取”了一次，經過后面電路的處理，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。
分辨率帶寬應根據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。
掃描時間的選擇應根據測試的內容來定。
比如正在根據信號的強弱來調整天線，則掃描的速度應快一些(縮短掃描時間)，這樣便于迅速發現信號頻譜電平的變化。
在衛星信號接收中，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，或是另設供電電路。
頻譜分析儀在衛星地面接收中的基本應用如下。
(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。
此時的掃描跨度應不低于500MHZ，所看到的是一組較窄的譜線。
(2)觀察某個轉發器上的信號狀況。
這是指觀察某極化上某個轉發器的信號狀況。
如果是SCPC方式，可以看清每個信號的細節，如功率電平，占有帶寬，甚至可以計算每個載波信號所占轉發器總功率的比例。
(3)精確調準天線的指向和極化傾角。
每顆衛星都有自己的信標信號，這是一個單一頻率的幅度穩定的正弦波信號。
借助于頻譜分析儀可以清晰地觀察到接收的信標信號的電平大小，從而調準天線的指向和極化傾角。
由于信標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，仔細地調整天線，從頻譜儀上找到信標信號最大點，這時的天線可認為已經相當精確地對準了衛星。
再在與之正交的極化方向上觀察接收到的信標信號，仔細地轉動饋源喇叭，使信標信號達到最小，這就說明極化傾角也已調整好。
(4)觀察高頻頭(LNB)本振的準確度。
高頻頭在使用一段時間之后，本振頻率會發生偏移，嚴重時可偏移幾兆赫，這對數字信號的接收會產生一定影響。
使用頻譜儀可以直觀準確地發現這一問題。
比如，某C波段衛星的信標為3699MHZ，高頻頭的本振為5150MHZ，則變頻后的信標應位于為5150-3699＝1451MHZ。
在頻譜儀上使用標記對準這一信標，看標記的頻率是多少，該標記頻率與正常頻率的差值就可認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、互調等。
在頻譜儀上常常發現不同轉發器下行信號的幅度相差較大，通常情況下這并非星上轉發器的原因，而是LNA或LNB的幅頻特性不好。
另外常見的現象是由于放大電路的線性不好而產生的互調產物。
頻譜儀上顯示的是某個轉發器的下行信號，但在最高端出現了一個異常包絡，且維持了較長時間，在更換了LNB之后，這個包絡就消失了，由此斷定，該包絡是LNB中產生的互調產物。
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