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频谱分析仪维修在业余电台的应用

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仪器维修测量发射机的发射频谱和带外辐射是频谱仪在业余电台中的典型应用之一。

  理想的发射机发出的射频信号应该仅为工作频率的信号,但实际上,由于电子电路的一些特性,发射机在输出主射频信号的同时还会输出一些谐波,典型的情况就是会在工作频率的整数倍频上出现谐波发射。例如,一部工作在7.050MHz发射的电台,多多少少会在2倍频14.100MHz、3倍频21.150MHz 等倍数频率上发射。有兴趣的爱好者可以做一个简单的试验,用一部对讲机在145MHz上发射,同时在很近的距离用另一部对讲机在435MHz频率上接收(正好是2m波段对讲机工作频率的3倍),一定会听到145MHz对讲机发出的声音,这就说明存在倍频谐波发射。谐波的发射如果不加以控制,会无意中干扰其他的通信和电子设备工作,所以发射机在功率放大器的后级都设有低通滤波器,以尽量抑制高次谐波的输出。

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  国家对无线电设备的带外发射有严格的规定,杂波散射也是无线电管理局对发射机强检的必然项目。实际设备使用中,由于设备故障或者滤波器元器件老化等原因,都会引起发射机杂波增大。频谱仪是检测带外发射的利器,通过频谱仪的搜索功能可以检测到发射机的带外发射点以及每个发射点的输出幅度。对于自制发射机和功率放大器的业余电台爱好者,通过频谱仪,能有效调整末级滤波器,将带外辐射抑制到最小,同时将对主通信信号的影响降到最低。另外,在HAM自制电台时,频谱仪还能很方便地观察频率合成器输出信号的纯度。

  有些具备跟踪信号发生器的频谱仪能够测量两端口网络的频幅特性,被很多业余电台爱好者视为调整带通滤波器和中继台双工器的理想工具(当然,使用矢量网络分析仪更好)。如果配合驻波电桥使用,频谱仪可以以图形曲线的方式显示出天线的频幅特性,这对制作天线十分有利。HAM可以借此迅速直观地了解DIY天线的匹配情况和带宽并加以修正,使用起来比单一驻波比表要方便多了。

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  下文以业余无线电爱好者使用比较多的Agilent ESA-L系列频谱仪为例,介绍一下其简单的设置和使用。该款频谱仪属于目前国内市场上数字频谱仪的典型产品。

  Agilent ESA-L系列频谱仪为典型新型数字化频谱仪,继承了HP频谱仪操作界面。

  第一步,开机预热。E4403具有很强大的自动测量功能,可以显示频率和信号幅度。频谱仪外接功率衰减器,衰减量可以事先输入频谱仪,这样频谱仪在自动测量信号幅度时会自动加入运算,省得用户自己再做加减法。

  第二步,设定中心频率,在E4403控制面板左上角按下“FREQUENCY”长条状按键,通过数字键盘直接输入频率数据即可。E4403频率设置有两种方式,一种是设置中心频率,另一种是设置扫描起始频率和结束频率,通过屏幕边上的软键可以选择。

  第三步,设置扫描宽度,按下控制面板左上角“SPAN”长条状按键,然后直接输入扫描带宽即可。系统会自动选择适合的RBW和VBW分辨率,如果用户有特殊需求,也可以手动设定RBW/VBW.

  第四步,设定参考电平幅度。按下控制面板左上角的“AMPLITUDE”长条状按键,然后输入参考电平(也可以使用控制面板上的飞梭调节),通过参考电平调节使得信号在频谱图上有较好的显示。

  E4403的详细设定非常复杂,上面提到的只是最简单的基础设定。有时,做一些高级设定时会出现仪器表现异常的情况,此时可以按控制面板右上角的绿色“Preset”键恢复基本设定状态,然后重新操作。

  频谱仪输入端口的功率比较小,一般最高输入功率不超过1W(30dBm),所以遇到像对讲机、短波电台等大功率信号时,需要使用衰减器来将信号等比缩减后再输入频谱仪。最容易损坏频谱仪的误操作就是将功率过大的信号直接输入频谱仪,导致频谱仪内部衰减器损坏。要知道中高档频谱仪价格昂贵,维修费用也非常高昂。对将频谱仪用于对讲机和小型短波电台维修检测的用户,建议在频谱仪输入端口前串联一个30~40dB的功率型衰减器。

  为了有利于信号细节的显示和发现信号,尽量使用较小的扫描带宽和较高的分辨率(RBW和VBW)。合理配置外部衰减器,使进入频谱仪的信号幅度适当,因为较大的信号进入频谱仪容易引起显示失真。善用数字频谱仪的“MARKER”功能和测量功能,自动测量的数据会比传统“数格子”精确得多,也高效得多。例如,检测对讲机的高次谐波就可以充分利用频谱仪的ΔMARKER、CFSTEP功能和search功能。对于测量快速跳变不稳定的信号,如TDMA类型的信号,可以充分利用频谱仪“MAXHOLD(最大值保持)”功能捕捉出现的信号。

 

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