一、背景

本文旨在對實時頻譜儀與非實時頻譜儀的區別做一個淺顯的分析說明，幫助我們頻譜儀用戶增進對于頻譜分析技術的理解。

二、概述

從前生產活動密集度相對低，對應的無線通信環境相對簡單、電磁頻譜相對干凈。

現在生產活動密集度高，對應的無線通信環境、電磁頻譜相對復雜。

常見的電磁頻譜信號有：移動網絡、Wi-Fi、藍牙、RFID、跳頻擴頻電臺、以雷達為代表的脈沖信號等等，這些信號的存在、疊加使得整個頻譜背景變得非常復雜，對監測分析的頻譜儀要求越來越高。

常規的掃頻式頻譜儀（非實時頻譜儀）已經難以滿足當前的測量需求；而實時頻譜儀能夠勝任這樣的測量需求，能夠快速實時捕捉、分析掩蓋在背景噪聲中的目標信號，即使它是快速、跳變、隨機變化的信號。

三、傳統掃頻式頻譜分析儀

傳統掃頻式頻譜分析儀（超外差式頻譜分析儀）會根據設定的起始頻率（屏幕最左邊）一直掃描到終止頻率（屏幕最右邊）。掃描時長與Span設置、RBW設置等相關：Span越大，RBW越小，掃描一次所花的時間越多。在復雜環境的條件下，難以很好地獲取到快速變化信號的頻域信息。掃頻式頻譜分析儀的掃描過程可參考下圖。

圖1. 掃頻式頻譜分析儀的掃描過程

我們使用掃頻式頻譜分析儀來分析瞬態信號(比如藍牙信號)。通過圖2可以看到每掃描一個Span得到的結果基本上都只有一個信號，但是測量的結果并不理想。頻譜儀正在掃描圖中紅色小點所在頻點上的信號，如果此時藍牙信號出現在其他頻點，掃描式頻譜儀則無法掃描到該信號。即使使用了Max Hold功能來記錄出現過的信號，部分信號細節也會逐漸被覆蓋掉，最后甚至看不清一個完整的瞬態信號。

圖2. 掃頻式頻譜分析儀對藍牙信號的分析

由此可見，除非當待測信號剛好同時出現在掃描到的頻點，否則待測信號是無法被掃描到的，遺漏的幾率非常大。掃頻式頻譜分析儀很難捕捉到一些瞬態信號或者變化較快的異常信號，即使配合Max Hold功能記錄這段時間掃描到的信號，也會導致部分信號細節被覆蓋。與實時頻譜分析儀的掃描結果相比（見圖7），掃頻式頻譜分析儀在瞬態信號捕捉方面的表現難盡人意。

傳統掃頻式頻譜分析儀還可以使用Sweep FFT模式來處理信號。但是需要先采集一段信號并處理，處理完這段信號后再采集下一段信號，這種模式會存在盲區，也很難完整采集到瞬態信號。因此，傳統分析儀難以很好地獲取瞬態信號的頻域信息。

圖3. 掃頻式頻譜分析儀的一種掃頻FFT工作模式

四、實時頻譜分析儀

相對于傳統的掃描式頻譜分析儀，實時頻譜分析儀FFT輸出處理方式不一樣。傳統頻譜儀采用的FFT：采集信號—處理—顯示。在頻譜儀對數據進行處理的時候，這段時間內是采集
不到信號的，信號遺漏的概率很大。

實時頻譜分析儀的FFT采用無縫處理，采集數據的同時在后臺做大量的FFT運算，數據處理的速度遠大于數據采集的速度，可一次性對整個Span信號進行快速處理。如圖4所示，當處理速度大于采集速度的時候，可以保證在一直采集信號的同時，頻譜儀也能對采集到的信號進行處理，不存在遺漏信號的問題。

需要注意的是，實時頻譜分析儀并不是在所有的設置下都可以實現無縫處理，當Span和RBW都設置得比較大的時候，有可能導致數據采集時間小于數據處理時間，這種情況下實時頻譜分析儀無法工作在無縫處理模式。

圖4. 實時頻譜分析儀無縫處理示意圖

如圖4所示，FFT每次處理完之后需要等待一段時間之后才會進入下一次處理，如果某個瞬態信號剛好出現在某個FFT窗鴿的邊緣，這個信號的幅度有可能被加窗影響到從而在FFT中得不到正確的體現，如圖5所示。

圖5. 加窗格可能導致信號遺失

為避免這種情況，實時頻譜分析儀會采用overlap處理，通過多次FFT分析來盡量還原瞬態信號，如圖6所示。通過overlap處理，可以提高瞬態信號的截獲概率和幅度測量度。

圖6. 使用overlap處理避免瞬態信號遺漏.jpg

衡量實時頻譜分析儀性能優劣還有一個非常重要的指標：POI，即100%截獲概率。一般用100% POI最小持續時間來表征頻譜分析儀對信號的穩定捕獲和測量能力。德國AARONIA安諾尼SPECTRAN V6實時頻譜分析儀的POI可達10ns。

當信號的持續時間大于最小持續時間的時候，頻譜分析儀可以100%捕獲到這個信號。反之，當信號持續時間不滿足POI的條件的時候，頻譜分析儀不能保證測量結果的精度。

與傳統掃描式頻譜分析儀相比，實時頻譜分析儀在瞬態信號測量上有更為顯著的優勢，如圖7所示，使用實時頻譜分析儀測量藍牙信號。

圖7. 安諾尼V6實時頻譜分析儀測量藍牙信號

對比傳統頻譜分析儀，實時頻譜儀在捕獲瞬態信號方面有更大的優勢，可以幫助用戶更好地分析偶發瞬態，或者隨機跳變的電磁頻譜信號。

五、實時頻譜分析儀有哪些關鍵指標？

1、頻率范圍寬

德國AAORNIA安諾尼SPECTRAN V6的頻率范圍：10-20000MHz

2、實時帶寬大

德國AAORNIA安諾尼SPECTRAN V6的實時帶寬可達245MHz

3、超低的POI

德國AAORNIA安諾尼SPECTRAN V6的POI低至10nS

4、超快的掃描速度

德國AAORNIA安諾尼SPECTRAN V6的掃描速度：1THz/s

5、高I/Q數據流

德國AAORNIA安諾尼SPECTRAN V6的I/Q數據流高達784MBytes/s

六、安諾尼V6實時頻譜分析儀

德國AARONIA安諾尼實時頻譜分析儀SPECTRAN V6 采用新一代實時頻譜技術研發，是德國安諾尼研發生產的新一代的高性能實時頻譜分析儀，像安諾尼的所有產品一樣，SPECTRAN V6 X實時頻譜分析儀是在德國按照高質量標準研發和制造的。隨著V6的上市，德國安諾尼的實時頻譜分析儀產品從V5升級到了V6。

德國AARONIA安諾尼實時頻譜分析儀SPECTRAN V6 具有高達245MHz實時帶寬，雙USB真實I / Q流高達784MBytes/s、具備捕獲極短信號的能力（POI 10ns）。除此之外，安諾尼實時頻譜分析儀SPECTRAN V6 還集成了矢量信號發生器/跟蹤發生器。

SPECTRAN V6 實時頻譜分析儀掃描速度超過1THz / s，為緊湊型USB產品立了新標準，可以任意數量的設備并聯，以實現更高的實時帶寬。

附贈的實時頻譜分析軟件RTSA-Suite PRO專為強大的V6實時頻譜硬件量身定制，使用SPECTRAN V6的堆疊套件，可以使多個設備緊湊地并聯使用。

德國AARONIA安諾尼實時頻譜分析儀SPECTRAN V6與所有的安諾尼天線兼容，省卻了第三方天線匹配過程，提升測試效率。

七、擴展閱讀

【產品介紹】德國AARONIA安諾尼實時頻譜分析儀SPECTRAN V6

【選型指南】德國安諾尼實時頻譜分析儀選型指南

【產品資訊】德國安諾尼實時頻譜分析儀產品資訊