Anritsu MS 2712E 頻譜儀在頻譜收測及頻率測量中的應用探討

楊　杰　卓　佳

Anritsu MS 2712E 頻譜儀在頻譜收測及頻率測量中的應用探討

楊杰卓佳

（作者單位：國家新聞出版廣電總局二八一臺）

廣播頻段頻譜負荷收測是廣播電視監測和監管的必要工作，只有了解廣播頻段的頻譜負荷，才能夠明確監測和監管目標，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測量功能，能對頻譜收測工作的進行提供便利。本文在介紹頻譜收測和頻譜儀相關原理的基礎上，利用Anritsu MS2712E對頻譜收測的相關測量進行講解，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

隨著無線廣播技術的進步，人民群眾對廣播播音質量和效果的要求越來越高。因此，了解各頻道負荷情況與收測頻道內各電臺的工作狀況、發射特性和各電臺的歸屬就很有必要。通過頻譜負荷收測不僅可以了解某一地區在不同時間內頻譜占用情況，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測和監管工作的效率。

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識。電磁頻譜中，把3 000 GHz以下的部分稱為無線電頻譜，根據無線電波的傳播及使用特點，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用之一，根據調制和波段的不同，民間主要的無線電廣播分為AM和FM調制，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，對不同地區交叉發射；必要帶寬是9 kHz。調頻廣播頻段為87～108 MHz；頻道間隔是100 kHz；必要帶寬是200 kHz。

1.2頻譜收測內容

頻譜負荷收測內容包括各頻道上收到的電臺名稱、歸屬、臺址、各個時刻所播的節目語言、信號強度、調制方式、頻帶寬度、干擾情況與可聽度評價等。

頻譜負荷收測按照頻段不同，可分為短波、中波與米波波段等。其中以短波頻譜負荷最為擁擠，頻譜負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，可以辨認出某臺的臺名、語言節目、干擾情況、信號強度與可聽度情況等。自動收測系統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）的信號強弱，調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：一是對收測地點廣播頻段頻譜占用情況進行了解，為利用頻譜資源提供有效的依據；二是對收測地點的各國廣播電臺收聽情況和各國頻率的實際使用狀況進行了解，尤其是國外電臺對我國國內廣播情況；三是對收測地點各頻道廣播電臺密度進行了解，為分配頻率提供有效的依據；四是及早發現并查明我國電臺信號受到的干擾情況；五是及早發現并查明非法電臺或“地下電臺”；六是提供選用最佳工作頻段與清靜頻道的依據；七是有利于積累與掌握無線電波傳播的規律。

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果。具有多語言界面，支持中文操作。頻率范圍100～3.0 GHz。內置合成信號基準源。內置AM/FM解調接收機。內置動態衰減器跟蹤信號源模式，增加了從10～3 GHz的標量分析功能。

通過使用主要的儀器功能：Frequency、Span、Amplitude和Bandwidth等可以很容易進行相關測量。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果。Anritsu MS2712E在充滿電的情況下，可連續工作1.5～2小時，還可用12.5 V的直流供電。Anritsu MS2712E可用于監視、測量和分析信號環境。典型的測量包括帶內干擾、發射頻譜分析、天線隔離和區域干擾，并能夠在整個測量范圍進行標記。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2.2.1 合理設置RBW和VBW

在使用頻譜儀進行頻譜掃描和頻譜分析時，合理設置RBW（分辨率帶寬）和VBW（視頻帶寬），有助于提高數據的準確度和精確度。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，濾波器穩定需要時間，即當一個信號從濾波器的輸入端到達輸出端時，需要一定的時間。另外，濾波器的輸出達到穩定的值也需要時間。濾波器帶寬越窄，穩定時間越長。

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果。兩種測量各有優點，具體由用戶的需要來決定。在測量當中，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。這是因為頻譜儀的中頻濾波器是窄帶，可以減少噪聲。當測量噪聲電平下落，小信號就能顯示出來。作為一個常用的規則，頻譜儀測量的最大RBW被設為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據準確的關鍵。設置過大，測量值會偏大；設置過小，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信號解調分析和PMI解調分析。在頻譜收測中，收測可以用到頻譜分析和AM&FM信號解調分析功能。其中頻譜分析可以用來進行頻譜掃描、查明信號干擾、測量信道功率、6dB帶寬等，AM&FM信號解調分析可用來對收測信號進行解調，收聽播音質量和效果，以及測量載波功率。

3　Anritsu MS2712E在頻譜收測中的測量實例

首先，打開Anritsu MS2712E，然后按復位鍵，復位頻譜儀；再調節RBW 和VBW。本文以開闊地帶的中波頻譜收測為實例，因此可把RBW設為1 kHz，VBW設為300 Hz，信道帶寬設為10 kHz；進行頻譜掃描，并對相應頻率進行指標測量，保存數據。

3.1進行頻譜掃描

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

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；根據頻譜收測的要求，選場強值超過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對收測頻率進行解調

確定收測頻率后，通過Anritsu MS2712E頻譜儀解調功能，對指定頻率進行解調，并確定該臺的臺名和語言。通過解調收聽后可以發現，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濟之聲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對收測頻率進行測量

利用Anritsu MS2712E頻譜儀，對頻率576 kHz進行相關測量，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，表明其發射特性良好，符合國家標準。

圖3　576kHz3dB帶寬測量

4　結語

雖然隨著科技的發展，數字化廣播、互聯網廣播越來越多，中短波廣播在民間的使用率越來越低，但在地震等各種災害發生時，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行頻譜收測就顯得很重要。利用Anritsu MS2712E頻譜儀，可以進行一些簡單的頻譜收測，對收測頻率的一些指標能夠較準確測量。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行，有利于廣播監測和監管工作的有效進行。

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

[1]陳德澤.廣播電視監測技術[M].北京:中國廣播電視出版社,2008.