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有线电视技术 施工测量 频谱分析仪的应瘸激溯 蒗巧 ＿＿ ｊ 誊 善 房雪莲 深圳职业技术学院电子与信息工程学院 摘要：本文以安捷伦射频频谱分析仪Ｅ４４０２Ｂ为例，介绍频谱分析仪的－ｒ￣ｆｇ理以及其在射频小信号测试中的操 作方法和应用技巧。 关键词：频谱分析仪 分辨率带宽 视频带宽 基波分量 谐波 信号的测量可以从频域和时间域两个方面进行， 输入信号进人频谱仪以后与本振（ＬＯ）混频，当 频谱分析仪就是进行信号频域测量即频谱分析的仪 器设备。 混频后的信号频率等于中频时，该信号送到检波器， 检波器输出视频信号通过放大、采样、数字化后决定 ＣＲＴ显示信号的垂直电平。扫描振荡器控制ＣＲＴ显 示的水平频率轴和本振调谐同步，同时驱动水平ＣＲＴ 偏转和调谐本振。 Ｒ 频谱分析仪从频谱测试的实现技术上区分为两 类：快速傅立叶变换（ＦｆＴｒ）分析仪和扫频式频谱分析 仪。 ＦｆＴｒ分析仪使用数值计算的方法处理一定时间 周期的信号，可提供频率、幅度和相位信息，对周期信 号和非周期信号均能分析。ＦＦＴ分析仪的特点是速度 快、精度高；局限性是其分析频率的带宽受到数模转 换器（ＡＤＣ）采样速率，所以适合分析窄带信号。 扫频式频谱分析仪可分析稳定和周期变化信号， 提供信号幅度和频率信息，适合宽频带宽的快速扫描 测试。Ａｇｉｌｅｎｔ的ＥＳＡ系列经济性频谱分析仪采用扫 频式原理完成信号的频域测试，主要功能是分辨输入 图１ 扫描式频谱分析仪组成框图 信号中各个频率成份，并测量各频率成份的频率和功 率。 频谱分析仪依靠中频滤波器分辨各频率成份，检 波器测量信号功率，依靠本振和显示横坐标的对应关 系得到信号频率值。 频谱分析仪的主要组成部分如下： 本文主要讨论扫频式频谱分析仪的工作原理及 应用技巧。 １ 扫频式频谱分析仪介绍 １．１ 扫频式频谱分析仪工作原理 （１）输入衰减器：频谱仪中的第一级处理，功能是 保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性，并保护 混频及其它中频处理电路。频谱仪工作时，中频放大 器增益和衰减器设定值连动工作，所以输入信号的显 示电平并不发生变化。 扫描调谐频谱分析中采用超外差方式，能提供宽 的频率覆盖范围，同时允许在中频（ＩＦ）进行信号处 理。分析仪的原理框图Ⅲ如图ｌ。 ２００６年第５期（总第１ ９７期） ● 维普资讯 http://www.cqvip.com
施工测量 （２）混频器：完成信号的频谱搬移，将不同频率输 入信号变换到相应频率。在变频处理中需要采取一定 响。 有线电视技术 （４）测量速度：频谱分析仪的测量速度与扫宽、中 频滤波器带宽值、视频滤波器带宽值相关。 １．３频谱分析仪应用以及测量功能 的手段解决镜相及其它干扰问题。 （３）中频滤波器：这是频谱分析仪中的关键部分， 其功能是分辨不同频率信号。中频滤波器的带宽和形 状将影响频谱仪的许多关键指标，例如测量分辨率、 测量灵敏度、测量速度以及测量精度等。 （４）检波器：检波器的功能是将输人信号转换为 视频电压，该电压值对应输入信号功率。不同特性的 输入信号（例如正弦信号、噪音信号、随机调制信号 等）需采用不同检波方式才能准确测出该信号功率。 （５）视频滤波器：视频滤波器对检波器输出视频 频谱分析仪是有线电视领域中的常用测试设备 之一，也可使用在放大器、？昆频器、振荡器、电缆等器 件和系统的参数性能测试中，还可以进行电磁干扰 （ＥＭＩ）￣Ｊ试。以Ａｇｉｌｅｎｔ ＥＳＡ系列频谱分析仪为例，可 以进行如下测试： （１）调制信号功率参数（平均功率、功率谱密度、 邻道功率比ＡＣＰＲ、信号频率占用带宽测量、互补累 计分布函数ＣＣＤＦ、包络波形）测量：Ｍｅａｓｕｒｅ＼Ｍｅａｓ Ｓｅｔｕｐ＼Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐｏｗｅｒ。 信号进行低通滤波处理，减小视频带宽可对频谱显示 中的噪声抖动进行平滑，从而减小显示噪声的抖动范 围。这有利于频谱仪在测试过程中发现被噪声淹没的 小功率连续信号，还可提高测量的可重复性。 １．２频谱分析仪基本性能指标 （２）瞬变信号测量，例如放大器的自激信号测量。 （３）信号相位参数（相位噪声、相位抖动、寄生调 频）测量，例如对振荡器、信号源的单边带相位噪声进 行测量。 频谱分析仪的基本性能指标主要包括以下几方 面： （４）选时分析。 （５）ＣＡＴＶ信号测试。 （１）频率指标 （６）配置跟踪源完成传输频响测试、反射频响测 试、电缆故障定位（上述功能类似网络分析仪功能）。 测量频率范围：反映频谱仪测量信号范围能力， 频谱分析仪的测量频率范围由其本振范围决定。 频率分辨率：反映频谱分析仪分辨两个频率间隔 ２ 测量实例 频谱分析仪在应用中有许多技巧，下面以小信号 信号的能力，频谱分析仪的频率分辨率与其内部的中 频滤波器和本振性能有关。 （２）幅度指标 的测量为例，讲解小信号测量的操作步骤。以下测试 技巧对提高小信号测试的灵敏度和精度大有改善。 ２．１ 实验内容 灵敏度：频谱分析仪发现小信号的能力。频谱分 析仪的灵敏度定义为在一定分辨带宽下所显示的平 均噪声电平。频谱分析仪灵敏度与ＲＢＷ（中频带宽即 分辨率带宽）、ＶＢＷ（视频带宽）、衰减器设值有关。 内部失真：反映频谱分析仪测量大信号的能力。 频谱分析仪的内部失真是由频谱仪的混频电路和其 他处理过程的非线性作用引起的。 动态范围：频谱分析仪同时分析大信号和小信号 使用频谱分析仪分析（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｅ４４０２Ｂ）测量 ５０ＭＨｚ，一２０ｄＢｍ的信号基波以及二次谐波分量、三次 谐波分量。 ２＿２实验目的 通过定量分析，理解频谱分析仪分析灵敏度指标 以及提高频谱分析仪测试灵敏度的技术方法。 ２．３实验步骤［２１ 首先确认使用的频谱分析仪满足被测信号的频 率和功率测试要求，并且阻抗匹配（５０Ｑ）。使用Ｎ型 的能力，例如当频谱分析仪在测量一个１０ｄＢｍ的大 信号时，其灵敏度和失真指标能否保证频谱分析仪还 可测试一１００ｄＢｍ的杂散信号。要保证频谱分析仪具有 最大的动态测试范围，需要设定最佳混频器工作电 连接器电缆连接被测信号到频谱分析仪。步骤如下所 列： 平，此时仪器内部产生的任何失真产物低于噪声电 平，将不被显示出来。 （３）分析精度：包括频率测量精度和幅度测量精 度。频率测量精度与本振信号频率和中频滤波器相 关；幅度测量精度则会受到设备精度的每个环节的影 （１）频谱分析仪初始化设置 ｒｅｓｅｉ。 （２）设置中心频率以及扫宽叵！皇ｇ 竺 ／［Ｃｅｎｔｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ】：５０ＭＨｚＨｚ，匿卫皇 ：ＩＭＨｚ，此时图形如图２， 噪底大约为一８５ｄＢｍ左右。并且将中心频率切换到 ２ ００６年第５期（总第１ ９ ７期） 维普资讯 http://www.cqvip.com
有线电视技术 睾＾●＿Ｒｅｆ ０ ｄＢｅ Ｐｅａｋ Ｌｏｇ １０ ∞／ 施工测量 ＢＸ／ＡｖＯ Ｈｋｒｌ ５０．鲫０ ＭＨｚ １６：ｅ１：２９ Ｎｏｖ儿．２６￥５ Ｒｔｔｅｎ１０蕾 －２０．２８蕾ｍ 举 １１：５２：１８ Ｎｏｖ １１・２１１１ｅ５ ｉｆｔｔｅｒ ５蕾 ６ Ｍｋｒｌ ９９．９９９８ ｋ －ｄＯ２．１ ｄＳｍ Ｄｅｌｅｔｅ ＲｅＳ １。．舶啊嘲０ ｋＨｚ ｕｔ０ １４ｕ Ｖｌｄ●Ｏ １０．∞麓啊的ｋＸｚ Ｒｅｆ一１９２．２ ｄＢｅ Ｓｉｎｅ Ｌｏｇ １０ 蕾／ ＾ 、 ～ ＩＤｅｌｅｔｅ Ｎｏｗ ｗ ～ ＾ ｗ ・ ｌ口口Ｉ Ｉ ｔｏ Ｒｕｔｏ １４ｍ Ｈ＿１ Ⅵ■，Ｉ删 １．嘲啊 ￥ｏｒｂ １６． ａ日明 阳舰 Ｉｄ－ｌｚ 钿 Ａｖｅｒａｇｅ １∞ ｓｌｎ３ ｓ ＦＣ２ ｉｔｆ ＼ 艚 ｆ ｉ Ｃｅｎｔｅｒ ５ｅ ＨＨｚ Ｒｅｓ １０ ｋＨｚ ／ ｜ ｆ 山 ，１ ＩＩＴ Ｖ Ｖ酬１５Ｉ№ Ｓｐａｎ１ ＨＨｚ Ｓｗｅｅｐ１Ｚ铭∞（４。１ ｐｔｓ） ＡｖｇＴＶｄｐ．ｏ．－ Ｒｕｉｔｏ Ｈ－Ｉ Ｅｌｌ；Ｒ Ｎｏｎｅ ＶＲｖｇ 铺 ｌｎ Ｓ２ Ｓ３ ＦＣ 舶 ＤＩｒｌＪ－ Ｃｅｎｔｅｒ１∞’●ｋ ．Ｒ∞１３１１１州ｚ●ＩＩＢｌＩ１ Ｉｄｌｚ ｓＤ舶ｌ∞Ｉ№ Ｓｗｅｅｐ ２ｅ３．７啊（潮ｍｓ） ＤＩｒ Ｓｅｌ￣ｔ 图２基波测试曲线 图４二次谐波分量测试曲线 晕ＡＭｍｔ １１：ｂ４：１８ Ｎｏｖ １１・ｚ明５ Ｉ Ｈｋｒｌ １４９．９９９９ ＨＨｚ １００ＭＨｚ以及１５０ＭＨｚ处，无法观察到二次谐波分量 。－Ｔ＾ － 和三次谐波分量（信号谐波淹没在噪声中）。 （３）优化测试基波分量：打开视频滤波 ｗ／Ａｖ ＲＳｅａｆｍｐ一 １∞．９ ｄＢｍ Ｒｔｔｅｎ ５ ｄＢ ＾ Ｌｏｇ １０ ，％‘ｎｌ ｆ ■ ～＾ Ｖｎ ｝ ， Ｈｗ 一１∞．４ ｄＢｍ Ｉｌ Ｐ．ａＩ：ｓ。｜ｒｃｈ ， ｆ Ａｖｅｒａｇｅ—Ｏｎ；减小分辨率带宽（ＲＢＷ）和视频滤波器 带宽（ＶＢＷ）为３ｋＨｚ；将参考电平设为测试峰值： ｅａｋ Ｓｅａｒｃ Ｍｅａｓ Ｔｏｏｌｓ／Ｍｋ广＋Ｒｅｆ Ｌｖｌ，此时，实际上 是减小了衰减器的衰减（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ／［Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ：ｍａｎ】 由ｌＯｄＢ改为５ｄＢ）以及参考电平。此时测试图形如图 ｄＢ／ ●ｘｔＰｋｍｏｈｔ ■ － ｆ－， Ｎｅ，ｘｔＰｋＬｅｆｔ １４１ Ｌ９９ｇ ９明 州ｚ ＵＲｖｇ －１１ ５．４ ＪＢｍ ２ｌ Ｄｅｌｔａ ＷＳ１３ Ｓ Ｆ２Ｃ 舶 Ｉ ｒ。ｃＦ ３。噪底降到一ｌＯＯｄＢｍ以下。 素＾●■ １１：４７：４７ Ｎｏｖ ９－２明５ ｒ１ ４９．９９８ ＭＨｚ‘ ＢＩｂＰＡｖｇ ６ —２２．０７蕾ｍ Ｒｅ＝ＢＮ ３．呻帅嘲０ １ｋＨｚ ＲＩＪｔＯ Ｈ绷 Ｃｅｎｔｅｒ １５８ ＭＨｚ ｓＤｏ１１ １６ｅ Ｉｄ４ｚ Ｍｋｒｅ ＲｏｆＬｖｌ ｌ１．ｆ一．２２ ｄＢｍ ｓ柚Ｉｏ Ｌｏｇ ｌ０ 蕾／ Ｒｔｔｅｎ ５蕾 ∞ ・ ．Ｒ∞ＢＷ１ ｋＨｚ ・Ｖ酬１ Ｉ Ｓｗｅｅｐ ２ｅ３．７”（８ｔｌ５ｍｓ） ＶＨ∞翻 ３０嘲帕明日ｋＨｚ ．图５三次谐菠分量测试曲线 ｉｒｅ 刚 ｔＩＯ ＶＢ＿，砌 １．∞喇 （２）当ＲＢＷ变化时，频谱仪显示噪声变化规律为： 显示噪声随着ＲＢＷ减小而减小。原因是ＲＢＷ中频带 ３．６ 拍明 日咖 ｋｌ－ｌｚ ｖａ Ａｖｅｒａ￣ｍ １∞ ｌ∞ Ｊ血 ｏｆｆ 宽减小，则到达检波器的能量也相应减少，所以显示的 平均噪声电平也降低。较宽的ＲＢＷ更能充分地反应输 昭Ｆｌｎ ｓＣ２ ｉｔｆ Ｃｅｎｔｅｒ ５０ ＨＨｚ ｏＲｅｓ酬３Ｉｄｔｚ ｆ Ｉ ） ｆ ／ ｓ口舶１ ＭＨｚ Ｓｗｅｅ￣２２６．４∞（４。１ ｐｔｓ） Ｒｖ口Ｔｌ＾ｙｄｐ．ｏ４． ＲＩＪｏｔ Ｈ绷 ＥｍＲ ＨＯｎ● ． 入信号的波形与振幅，但较低的ＲＢＷ将更准确区别不 同频率的信号。ＲＢＷ的宽度与扫描时间相关联，ＲＢＷ 增大，扫描时间也将加快，反之亦然，所以根据被测信 号具体选择适当的ＲＢＷ在频谱分析仪的使用中是非 常重要的。 ｏＶＢＨ ３ ｋＨｚ 图３基波分量优化铡试曲线 （４）二次谐波分量测量：减小分辨率带宽（ＲＢＷ） （３）当ＶＢＷ变化时，频谱仪显示噪声变化规律为： 显示噪声随着ＶＢＷ减小而变得平滑。视频带宽（ＶＢＷ） 和视频滤波器带宽（ＶＢＷ）为ｌｋＨｚ；增大扫描点数 匿ｗｅｅ 为８００点；扫宽匿ＰＡＮｆ为ｌＯＯｋＨｚ；中心频率分别 设为１００ＭＨｚ和１５０ＭＨｚ的测试波形如图４和图５。 代表单一信号显示在屏幕所需的最低频宽。ＶＢＷ带宽 减小，可以平均噪声起伏，虽然不能改善灵敏度，但是能 等待测试稳定后将参考电平设为测试峰值： 改善鉴别力和在低信噪比情况下测量的可重复性。 （４）测量信号时，ＶＢＷ过与不及都将造成测量的 困扰。如何选择合适的ＲＢＷ以及ＶＢＷ在测试中至 关重要，通常ＲＢＷ的频宽大于或者等于ＶＢＷ，调整 压 ／Ｍｅａｓ Ｔｏｏｌｓ／Ｍｋｒ￣Ｒｅｆ Ｌｖｌ。 （１）平均视频检波可以准确测量信号平均功率。 ２．４实验测试原理 ２ ００６年第５期（总第１ ９７期） 维普资讯 http://www.cqvip.com
网络管理与维护 有线电视技术 有线前端 设备骼 智 麓 监 控忝统两例 周永祥 广州市电视台播出部 摘要：本文分析目前有线前端机房存在的安全播出的问题，并介绍两种前端机房设备的智能监控系统。 关键词：前端播出安全智能监控系统 １ 前 言 随着广播电视事业的飞速发展和人民对生活质 利于机房的安全播出。下面着重介绍两种设备的智能 监控系统。 量的要求不断提高，有线电视网播出的频道不断增 加，有线前端系统也越来越复杂。今天的前端系统设 ２视音频分配放大器智能监控系统 ２．１ 系统设计要求 备可以用庞杂来形容，数量庞大的卫星机、调制器、视 音频分配放大器、矩阵等等，所有设备均在２４小时无 休止地运作。设备都有一定的寿命，数量庞大的设备 为技术值班人员迅速排除设备损坏的故障带来不少 的难度。而当今对电视播出的质量要求又越来越高， 停播时间要求以秒计算。这样就给技术人员带来了一 大难题。为此，有线电视前端机房必须采取有效措施， 保障播出的安全。于是我们采取了相应的技术手段， 视音频分配放大器是电视台里最常见的设备之 一，它用于视频和音频信号的分配以及放大。随着电 视事业的发展，要用于分配的信号越来越多。广州电 视台前端机房的多路信号要分配到体育部、总编室、 播出机房和多个演播室。以上各种情况造成了一个视 频／音频通道有两个甚至多个视音频分配放大器的情 形，导致分配放大器数量非常庞大。广州电视台前端 机房里就有近３００个视音频分配放大器２４小时日夜 特别是安装了对应设备的智能监控系统来帮助和提 醒值班人员，不但减轻了值班人员的工作负担，更有 不停地工作。一旦某个分配放大器损坏，值班人员难 ＲＢＷ而信号振幅不再产生明显的变化，此时即认为 ＲＢＷ合适。 （１）检波方式影响测试精度； （２）分辨率带宽ＲＢＷ减小，频谱分析仪测试灵敏 度增高，但测试速度减慢； （３）视频带宽ＶＢＷ减小，频谱分析仪测试灵敏度 增高，但是测试速度减慢； （４）衰减器设定值减小时，频谱分析仪测试灵敏 度增高。 参考文献 １ Ａｇｉｌｅｎｔ ＥＳＡ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｚ］ （５）衰减器设置影响频谱仪灵敏度指标的规律为： 灵敏度随衰减器的衰减减小而提高。原因是：输人衰减 器减小衰减，则加到检波器的信号电平将增加，为了保 证显示信号幅度不变，中频放大器的增益就要相应减 小来平衡前期的信号放大。噪声电平主要是受放大器 的影响，所以也将随放大器增益减小而减小。此时信噪 比提高，测试灵敏度也提高。 ２．５实验结论 ２ Ａｇｉｌｅｎｔ频谱分析仪用户指南【ｚ】Ａ ： ２ ００６年第５期（总第１ ９７期）
