楊　杰　卓　佳

Anritsu MS 2712E 頻譜儀在頻譜收測及頻率測量中的應(yīng)用探討

楊杰卓佳

（作者單位：國家新聞出版廣電總局二八一臺）

廣播頻段頻譜負(fù)荷收測是廣播電視監(jiān)測和監(jiān)管的必要工作，只有了解廣播頻段的頻譜負(fù)荷，才能夠明確監(jiān)測和監(jiān)管目標(biāo)，保障人民群眾的收聽。Anritsu MS2712E頻譜儀可以提供頻譜收測的相關(guān)測量功能，能對頻譜收測工作的進(jìn)行提供便利。本文在介紹頻譜收測和頻譜儀相關(guān)原理的基礎(chǔ)上，利用Anritsu MS2712E對頻譜收測的相關(guān)測量進(jìn)行講解，為頻譜收測工作者在今后的工作中提供參考。

無線電頻譜；頻譜收測；Anritsu MS2712E；分辨率帶寬；視頻帶寬

隨著無線廣播技術(shù)的進(jìn)步，人民群眾對廣播播音質(zhì)量和效果的要求越來越高。因此，了解各頻道負(fù)荷情況與收測頻道內(nèi)各電臺的工作狀況、發(fā)射特性和各電臺的歸屬就很有必要。通過頻譜負(fù)荷收測不僅可以了解某一地區(qū)在不同時間內(nèi)頻譜占用情況，還可以掌握那些尚未被占用的頻率與時間。

Anritsu MS2712E頻譜儀是一款優(yōu)秀的便攜式頻譜儀，它在提高頻譜收測的效率上有著顯著優(yōu)勢，熟練地使用此儀器，不僅對頻譜收測大有裨益，還能提高廣播電視監(jiān)測和監(jiān)管工作的效率。

1　頻譜收測及意義

1.1無線電頻譜

無線電頻譜是頻率譜密度的簡稱，表示頻率的分布曲線，它使對信號的研究從時域引到了頻域，給研究者帶來了更直觀的認(rèn)識。電磁頻譜中，把3 000 GHz以下的部分稱為無線電頻譜，根據(jù)無線電波的傳播及使用特點(diǎn)，國際上將其劃分為12個頻段，通信只使用其中的4～12個頻段，無線電頻譜和波段劃分如表1所示。

表1　無線電頻譜和波段劃分

無線電頻譜具有以下特性：無線電頻譜資源是有限的；無線電頻譜資源是一種非消耗資源；無線電波具有固有的傳播特性；無線電頻譜資源極易受到污染。

根據(jù)無線電波的特性，可以用來傳遞大量信息，其中無線電廣播就是最早的應(yīng)用之一，根據(jù)調(diào)制和波段的不同，民間主要的無線電廣播分為AM和FM調(diào)制，包括中頻（MF）、高頻（HF）和甚高頻（VHF），即常說的中波廣播、短波廣播和調(diào)頻廣播。中波廣播頻段為526.5～1606.5 kHz；頻道間隔是9 kHz；必要帶寬是9 kHz。短波廣播頻段范圍為2 300～26 100 kHz；頻道間隔為10 kHz，也可用5 kHz間隔，對不同地區(qū)交叉發(fā)射；必要帶寬是9 kHz。調(diào)頻廣播頻段為87～108 MHz；頻道間隔是100 kHz；必要帶寬是200 kHz。

1.2頻譜收測內(nèi)容

頻譜負(fù)荷收測內(nèi)容包括各頻道上收到的電臺名稱、歸屬、臺址、各個時刻所播的節(jié)目語言、信號強(qiáng)度、調(diào)制方式、頻帶寬度、干擾情況與可聽度評價等。

頻譜負(fù)荷收測按照頻段不同，可分為短波、中波與米波波段等。其中以短波頻譜負(fù)荷最為擁擠，頻譜負(fù)荷的變動情況也最為頻繁。

頻譜收測方式又可分為人工收測與自動收測兩種。人工收測，可以辨認(rèn)出某臺的臺名、語言節(jié)目、干擾情況、信號強(qiáng)度與可聽度情況等。自動收測系統(tǒng)則利用自動頻譜占用記錄儀收測。從自動記錄的紙帶上可以看出哪些頻道或頻率已被占用，占用時間的長短、各占用頻道（或頻率）的信號強(qiáng)弱，調(diào)制方式及頻帶寬度等。

1.3頻譜收測的意義

中、短波頻譜的收測的主要用途：一是對收測地點(diǎn)廣播頻段頻譜占用情況進(jìn)行了解，為利用頻譜資源提供有效的依據(jù)；二是對收測地點(diǎn)的各國廣播電臺收聽情況和各國頻率的實(shí)際使用狀況進(jìn)行了解，尤其是國外電臺對我國國內(nèi)廣播情況；三是對收測地點(diǎn)各頻道廣播電臺密度進(jìn)行了解，為分配頻率提供有效的依據(jù)；四是及早發(fā)現(xiàn)并查明我國電臺信號受到的干擾情況；五是及早發(fā)現(xiàn)并查明非法電臺或“地下電臺”；六是提供選用最佳工作頻段與清靜頻道的依據(jù)；七是有利于積累與掌握無線電波傳播的規(guī)律。

2　Anritsu MS2712E簡介

2.1Anritsu MS2712E簡介

Anritsu MS2712E是一臺手持式綜合頻譜分析儀，可快速提供精確的測量結(jié)果。具有多語言界面，支持中文操作。頻率范圍100～3.0 GHz。內(nèi)置合成信號基準(zhǔn)源。內(nèi)置AM/FM解調(diào)接收機(jī)。內(nèi)置動態(tài)衰減器跟蹤信號源模式，增加了從10～3 GHz的標(biāo)量分析功能。

通過使用主要的儀器功能：Frequency、Span、Amplitude和Bandwidth等可以很容易進(jìn)行相關(guān)測量。它具有一個高分辨率液晶顯示屏（640x480VGA LCD），可以很容易在各種光線下觀察測量結(jié)果。Anritsu MS2712E在充滿電的情況下，可連續(xù)工作1.5～2小時，還可用12.5 V的直流供電。Anritsu MS2712E可用于監(jiān)視、測量和分析信號環(huán)境。典型的測量包括帶內(nèi)干擾、發(fā)射頻譜分析、天線隔離和區(qū)域干擾，并能夠在整個測量范圍進(jìn)行標(biāo)記。例如：峰值、中心頻率、頻率間隔等，完成對顯示信號的測量。

2.2Anritsu MS2712E使用注意事項(xiàng)2.2.1 合理設(shè)置RBW和VBW

在使用頻譜儀進(jìn)行頻譜掃描和頻譜分析時，合理設(shè)置RBW（分辨率帶寬）和VBW（視頻帶寬），有助于提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精確度。二者的作用各有不同，簡單來講：RBW的大小決定了進(jìn)入頻譜儀的信號帶寬；VBW的大小決定了最后顯示在屏幕上的信號帶寬。

分辨率帶寬是由頻譜儀的中頻濾波器帶寬決定的。頻譜分析儀軌跡的形狀取決于中頻濾波器。如果在頻譜分析儀中使用了一個以上的中頻濾波器，那么，帶寬最窄的將決定儀器的分辨率帶寬。分辨帶寬的選擇取決于幾個因素，濾波器穩(wěn)定需要時間，即當(dāng)一個信號從濾波器的輸入端到達(dá)輸出端時，需要一定的時間。另外，濾波器的輸出達(dá)到穩(wěn)定的值也需要時間。濾波器帶寬越窄，穩(wěn)定時間越長。

分辨率帶寬的選擇還取決于被測量的信號。如果要分開兩個同時輸入的信號，需要窄的帶寬。如果用較寬的帶寬，那么兩個信號的能量就會顯示在同一幅圖形當(dāng)中，在所觀察的頻帶中就不能分辨出這兩個信號。但是，一個寬帶的測量將包括基本的頻率、諧波、雜散響應(yīng)和噪聲，而窄帶測量將濾除所有其他頻率分量，只保留基本頻率的測量結(jié)果。兩種測量各有優(yōu)點(diǎn)，具體由用戶的需要來決定。在測量當(dāng)中，總有一些噪聲存在，噪聲在頻域的所有頻段都存在。如果在測量中包括了噪聲，由于噪聲電平將使測量值不正確（太大），頻帶越寬，包括的噪聲越多。頻帶窄，則進(jìn)入分辨帶寬濾波器的噪聲就很小，在頻譜儀上，噪聲基底將會下落。這是因?yàn)轭l譜儀的中頻濾波器是窄帶，可以減少噪聲。當(dāng)測量噪聲電平下落，小信號就能顯示出來。作為一個常用的規(guī)則，頻譜儀測量的最大RBW被設(shè)為30 kHz。

頻譜儀通常在檢波后使用另一種被稱為VIDEO FILTERING的濾波器。這種濾波器也影響顯示的噪聲，但與分辨率帶寬的方式不同。在視頻濾波器中，噪聲的平均電平保持不變但噪聲的變化被減少。因此，視頻濾波器的作用是“平滑”信號的噪聲。頻譜儀顯示的結(jié)果是噪聲基底壓縮為一條單薄的線跡，而線跡的位置保持不變。因此，改變VBW不能改善靈敏度，但在測量小功率信號時，VBW改善了識別能立和再現(xiàn)性。一般情況下RBW為VBW的10倍左右。

2.2.2信道帶寬的選擇

在測量信道功率時，正確地選擇信道帶寬是測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的關(guān)鍵。設(shè)置過大，測量值會偏大；設(shè)置過小，測量值會偏小。不同信號的信道帶寬一般不同，如電視信號帶寬為8 MHz，調(diào)頻信號帶寬為200 kHz，短波信號帶寬為5 kHz。因此，對不同信號測量時，要注意信道帶寬的選擇，以免出現(xiàn)測量錯誤。

2.3Anritsu MS2712E在頻譜收測中的作用

作為一款多功能的頻譜儀，Anritsu MS2712E具有多種測量模式，即：頻譜分析，AM&FM信號解調(diào)分析和PMI解調(diào)分析。在頻譜收測中，收測可以用到頻譜分析和AM&FM信號解調(diào)分析功能。其中頻譜分析可以用來進(jìn)行頻譜掃描、查明信號干擾、測量信道功率、6dB帶寬等，AM&FM信號解調(diào)分析可用來對收測信號進(jìn)行解調(diào)，收聽播音質(zhì)量和效果，以及測量載波功率。

3　Anritsu MS2712E在頻譜收測中的測量實(shí)例

首先，打開Anritsu MS2712E，然后按復(fù)位鍵，復(fù)位頻譜儀；再調(diào)節(jié)RBW 和VBW。本文以開闊地帶的中波頻譜收測為實(shí)例，因此可把RBW設(shè)為1 kHz，VBW設(shè)為300 Hz，信道帶寬設(shè)為10 kHz；進(jìn)行頻譜掃描，并對相應(yīng)頻率進(jìn)行指標(biāo)測量，保存數(shù)據(jù)。

3.1進(jìn)行頻譜掃描

進(jìn)行頻譜收測時，一般要先在合適的環(huán)境下進(jìn)行頻譜掃描，找到接收頻率，并對掃描結(jié)果保存，以便在后續(xù)測量中使用。以下是利用Anritsu MS2712E在開闊地帶進(jìn)行中波頻譜掃描。

圖1　中波頻譜掃描截圖

從圖1可以看到：可收到的中波頻率較多，其中電平達(dá)到50 dBμV的有4個頻率，30～50 dBμV的頻率有6個，20～30 dBμV有2個；根據(jù)頻譜收測的要求，選場強(qiáng)值超過50dBμV/m記錄電臺頻率、臺名、國家、語言、可聽度。電平50 dBμV以上的頻率是：540 kHz，576 kHz，855 kHz和1008 kHz。

圖2　576kHz載波功率測量

3.2對收測頻率進(jìn)行解調(diào)

確定收測頻率后，通過Anritsu MS2712E頻譜儀解調(diào)功能，對指定頻率進(jìn)行解調(diào)，并確定該臺的臺名和語言。通過解調(diào)收聽后可以發(fā)現(xiàn)，收到的電平50 dBμV以上的頻率的臺名和語言如表2所示。

表2　電平50dBμ V以上的頻率的臺名和語言

從表2中，可以看出此次頻譜掃描收到的中波頻率主要為中央臺和省級一套，其中中央人民廣播電臺中國之聲2個，中央人民廣播電臺經(jīng)濟(jì)之聲1個，云南人民廣播電臺新聞廣播1個；且收聽效果良好，可聽度均在3分以上。

3.3對收測頻率進(jìn)行測量

利用Anritsu MS2712E頻譜儀，對頻率576 kHz進(jìn)行相關(guān)測量，可得到其信道功率為-38.3 dBm，載波功率為-36.6 dBm，3 dB帶寬為1.016 kHz。以下是載波功率測量（圖2）和3 dB帶寬（圖3）測量結(jié)果。

圖2和圖3中，576 kHz的載波功率為-38.3 dBm，3 dB帶寬為1.016 kHz，表明其發(fā)射特性良好，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

圖3　576kHz3dB帶寬測量

4　結(jié)語

雖然隨著科技的發(fā)展，數(shù)字化廣播、互聯(lián)網(wǎng)廣播越來越多，中短波廣播在民間的使用率越來越低，但在地震等各種災(zāi)害發(fā)生時，無線電廣播仍是最重要的廣播手段之一。因此，對無線電廣播頻段進(jìn)行頻譜收測就顯得很重要。利用Anritsu MS2712E頻譜儀，可以進(jìn)行一些簡單的頻譜收測，對收測頻率的一些指標(biāo)能夠較準(zhǔn)確測量。因此，掌握好Anritsu MS2712E頻譜儀的使用，有助于頻譜收測工作的順利進(jìn)行，有利于廣播監(jiān)測和監(jiān)管工作的有效進(jìn)行。

楊杰（1989-），男，彝族，云南開遠(yuǎn)人，助理工程師，研究方向：廣播監(jiān)測；卓佳（1990-），女，四川宜賓人，助理工程師，研究方向：廣播監(jiān)測。

[1]陳德澤.廣播電視監(jiān)測技術(shù)[M].北京:中國廣播電視出版社,2008.