Spectrum Analyzers

频谱分析仪

市面上最好的便携式频谱分析仪套件

VIAVI 便携式频谱分析仪

50 多年来,频谱分析仪一直是几乎所有形式的无线电和光纤通信的必不可少的测试工具。频谱分析通过按频率量化信号行为,提供了释放 5G 无线潜力所需的可见性。

秉承对新兴技术和客户满意度的坚定不移的承诺,VIAVI 创建了业界领先的射频和光谱分析仪产品组合以及各种价位的配件。坚固耐用的集成频谱分析解决方案将卓越的精度和功能集从实验室扩展到现场。

滚动到底部,了解频谱分析仪的基础知识。

产品

一个解决方案。一个流程。一份报告。
CellAdvisor 5G
VIAVI CellAdvisor 5G 是用于对 5G 基站部署、维护和管理的各个方面进行验证的理想现场便携式解决方案。
The first WiFi/wireless LAN analyzer built for installers at all skill levels with intuitive capabilities for rapid characterization, optimization, and troubleshooting of home WiFi networks.
OneExpert CATV 信号分析仪平台能比以往更轻松、快速地验证网络性能和排查故障,功能更加强大,使每名技术人员都能成为专家。
首款在线带内偏振复用 OSNR 测试解决方案,可优化高速网络性能。
紧凑、低成本的测试解决方案,可用于 CWDM & DWDM 网络的安装、维护和升级。
CellAdvisor 射频分析仪引入了 RFoCPRI,并通过耐用、便携的云技术驱动仪器提供双端口功能、电缆和天线/频谱/干扰/信号/解调以及射频/光功率计和可选光纤检测功能。
单信道、偏振无关半导体光放大器 (SOA)
Fully-automated, easy-to-use interference hunting solution that allows users to quickly locate an interference source by following guidance on a tablet-based map application

频谱分析仪的重要性

由于技术和需求快速发展,无线电波变得更加拥挤,没有频谱分析仪,您根本无法完成工作。 
频谱分析仪用于测量给定频谱范围内信号输入幅度与频率的关系。在其最早的版本中,除了时域之外,该功能还通过在信号的频域中引入窗口来将频谱分析仪与示波器区分开来。今天的频谱分析仪是详细了解信号频率(以 MHz 或 KHz 为单位)、幅度、相位和调制行为的来源。

无线革命的必然结果包括高频谱利用率和信道密度、多种多样的干扰源,以及大量双工和多路复用选项,以从无线电波和光纤中挤出更多带宽。频谱分析仪仍然是在这种复杂环境中验证性能并对其进行故障排查的最佳且唯一的测试解决方案。这种需求从新通信设备的概念阶段延伸到保证 QoE 的现场测试。 

频谱分析仪类型

频谱分析仪在概念和体系结构上与基本无线电接收机相似。通过添加升级的混频器、振荡器和信号强度图形显示,频谱分析仪将无线电波信号转换为可量化的可视化格式。 多年来,随着测试应用的广度和复杂性不断增长,频谱分析仪技术也在不断发展和改进。

扫频调谐分析仪
最初的频谱分析仪设计使用了 Edwin Armstrong 在 1918 年发明的超外差原理。用于产生信号的本地振荡器与输入信号组合以转换频率。借助这种巧妙的方式,当信号频率与电路混频器的输入频率相结合时,可以使用振荡器来控制信号频率调谐。在扫频调谐频谱分析仪中,振荡器以恒定的速率在所需的频率范围内连续“扫频”,这个扫频带出现在屏幕上。

FFT 分析仪
数字技术在频谱分析仪中的第一次使用是用于快速傅立叶变换 (FFT) 分析仪。这一技术突破是以 Joseph Fourier(约瑟夫·傅立叶)在 19 世纪开发的数学变换命名的。在实际应用中,该逻辑用于通过将信号从时域转换到频域来将波形处理成其频谱的各个分量。FFT 分析器分解信号,然后在模数转换器的帮助下在显示器上重新组合。这项技术还允许捕获相位信息。 

实时分析仪
FFT 分析仪的局限性之一是各信号处理周期之间固有的时间“盲点”。由于处理器速度呈指数级增长,因此可以通过连续捕获数据、重叠数据采集周期并非常快速地分析波形来解决此限制,以便不会遗漏任何信息。因此得名“实时分析仪”。实时频谱分析 (RTSA) 也利用了 FFT 变换,但具有更强的处理能力,可以存储信号行为的完整历史记录。当使用实时频谱分析仪时,总是捕捉可能对用户重要的瞬时事件或信号的快速闪烁。

频谱分析仪的多种应用

Wi-Fi 使用量的增加和 5G 的发展突显了射频 (RF) 领域对最先进频谱分析仪技术的需求。随着电信网络的扩展,频谱分析仪会计算每个区域的频率利用率和干扰。便携式频谱分析仪还用于通过将输出信号的频率和带宽与接收的输入信号进行比较来确定无线发射机的准确性。

基站发射塔安装

对高级射频频谱分析的需求最明显的莫过于新的基站发射塔部署,这种部署正在扩大 5G 无线服务在全球的覆盖范围。5G NR 技术通过利用毫米波中 26GHz 以上的高频带,将蜂窝带入了未知领域。为了优化 5G 带宽和覆盖范围,必须充分利用时分双工 (TDD) 和动态频谱共享 (DSS) 等前沿选项。

新的 5G 基站发射塔部署需要数英里长的电缆和数十个天线阵列,才能与这一先进的信号处理能力无缝融合。一体式基站安装和维护测试工具通过将空中频谱分析与干扰测试、光纤和电缆验证以及天线测试功能相结合来应对这一挑战。OneAdvisor-800 还包含一套先进的 RTSA 功能,包括持续功率测量,可更好地了解 TDD 性能和间歇信号行为。

射频屏蔽

大多数医院的政策要求对位于 MRI 成像系统附近的电子设备进行射频屏蔽,因为电子设备可能会发出意外信号,从而可能扭曲成像结果。同样,电磁兼容性 (EMC) 关注的是许多类型的电气或电子设备产生的有害辐射及其对现有无线通信传输的影响。

就放射而言,它还会影响在我们的家庭和企业之间传输信息的有线网络。受损的屏蔽或终端可能会导致泄漏信号(出口)干扰无线传输,或泄漏到电缆(入口)干扰有线信号。手持式专用频谱分析仪,如 OneExpert CATV,非常适合在任何情况下进行快速、自动化的测试和故障排查。

WiFi 应用

随着 WiFi 网络的数量和复杂性不断增加,频谱分析仪成为评估 WiFi 网络的重要工具。从 2.4 GHz 到 60 GHz 的拥挤 WiFi 频段不断受到干扰、信道重叠和容量问题的挑战。VIAVI WiFi Advisor 使用频谱分析功能创建直观的频谱视图和信道利用率数据。每个信道的信号强度、射频干扰和利用率都是实时显示的。WiFi 频谱分析仪还会生成指标和建议,以优化 WiFi 负载和性能。

光学应用

虽然可见光通常被认为是与无线电频率波无关的自然现象,但两者都是电磁辐射的形式。光恰好在比无线电波占用的频率高得多的频率上变得可见。由于光既有固有频率又有强度,频谱分析仪对于研究可见光、紫外光和红外线光源是非常有用的工具。

电信行业中的光学技术是由频谱分析的能力支持的。包括密集波分复用 (DWDM) 在内的创新依赖于每个单独信号的持续波长精度和完整性。OSCA-710 光谱分析仪可执行高速光信噪比测量,以表征和诊断使用中的每个 DWDM 通道。SmartClass OCC-55/-56 光纤通道检查器是针对每个波长/频率自动测量 CWDM 和 DWDM 功率的附加专用选件。

音频应用

虽然音频(声音)波占用的频率比无线电波低得多,并且在空气中的传播速度较慢,但频率与幅度的基本前提同样适用于音频世界。音频工程师可能会使用频谱分析仪来比较现场的声音输出和输入,同时相应地调整不同频率的音量,并降低产生不必要的反馈或嘶嘶声的频率的音量。音频频谱分析仪的更多科学应用包括音频信号的谐波分析和超声设备的设计。

频谱分析仪基础知识

自最早的型号以来,频谱分析仪的基本功能几乎没有变化。一旦设备通电并选择了输入,基本设置包括选择振幅(y 轴)的中心频率、跨度宽度和参考电平。分辨率带宽 (RBW)、视频带宽 (VBW) 和扫频时间设置用于控制测量精度和屏幕上的最终图像。RBW 可设置扫描信号的滤波器的宽度,较低的 RBW 意味着更高的分辨率和更详细、更准确的信号图像。

除了这些基本的设置和控制之外,其他功能通常可以分为两类 - 实用和好用。首批商用频谱分析仪已经具备了诸如跨度可调、频率标记和扫频时间可调等实用功能。几乎任何类型的应用都非常需要的其他功能包括噪声标记、峰值搜索、跟踪发生器和用于多通道分析的附加输入端口。

对于射频频谱分析仪而言,内置解调器可让用户“监听”正在分析的信号。频谱遮罩通过为“可接受的”信号和噪声轮廓创建一个轮廓,然后告诉您是否在规格范围内,将标记的效用提升到了另一个层次。VIAVI CellAdvisor 射频分析仪系列的高级解决方案还包括干扰分析、无源互调 (PIM) 检测、蓝牙遥控和光纤检测显微镜等功能。

得益于当前计算机集成到频谱分析仪设计中的水平,大多数易于使用、可编程和连接(通过 USB 等现代接口)的功能都与软件开发而不是硬件紧密相关。现在通过软件提供的功能集几乎是无限的。高级软件和计算能力带来的一些更有用、更有趣的功能包括:

  • 将图像下载并捕获为 .jpg 或 .pdf
  • 记忆和回忆功能
  • 触摸屏显示器
  • 可编程相位噪声分析例程

与所有电子设备一样,功能和特性集各有不同,从标准问题到令人难以置信的问题,两者之间有无限的组合。了解您的具体应用以及高效完成任务所需的条件是解读产品规格和功能列表的良好前提。

频谱分析仪外形尺寸

频谱分析仪现在有各种尺寸、形状和复杂程度可供选择。对于每种特定的应用,VIAVI 开发了广泛的解决方案,支持各种测试测量、维护和故障排查活动。 

台式频谱分析仪

交流供电的频谱分析仪也称为台式型号。其中一些台式分析仪被设计成安装在 19 英寸机架上,另一些则被简单地设计成放在工作台或桌面上。这种外形规格的明显好处是尺寸不受限制。这为端口、旋钮和按钮提供了更大的处理能力和无限的空间,从而提供了更大的功能实用性。

由于实验室环境中的频谱分析仪可能经常与示波器等其他设备结合使用,台式型号是混合设备的理想外形规格,既可用作频谱分析仪,也可用作示波器,或其他类似的产品组合。根据定义,台式频谱分析仪被设计为保持静止,尽管有些配备了电池组,这可以让它们在某种程度上跨越到便携式类别。

计算机处理、电子封装和电池寿命的提高使得便携式设备(15 磅或更轻)能够结合曾经为这些台式机型保留的功能。这些进步还有助于减少实验室或制造环境中使用的许多台式频谱分析仪的占地面积。VIAVI 多应用平台 (MAP) 系列台式分析仪支持先进的光学应用,包括 DWDM 信号分析、灵敏度测试和自动化合规性测试。

便携式频谱分析仪
随着频谱分析仪的现场应用数量的增加,便携性变得更加重要。为了适应不同的环境条件,便携式光谱分析仪还需要考虑屏幕眩光的减少以及手柄和控制装置的人体工程学。

CellAdvisor 5G 通过将毫米波实时频谱分析与 5G 波束分析、光纤验证和天线测试功能相结合,将便携式频谱分析仪类别推向了一个新的高度。坚固耐用的外形以及承受运输、振动和天气条件的能力是最佳频谱分析仪的基本特征,该分析仪也属于手持设备类别。  

手持式频谱分析仪
这种类型的分析仪的定义是不言而喻的,因为它可以在手掌中查看、控制和使用。显然,手持式频谱分析仪的重量和空间局限性也限制了功能。当所需的测量精度或范围较低时,可以使用这种类型的设备。手持式频谱分析仪的典型用途包括无线通信干扰跟踪和现场信号定位。无论何种应用,在尺寸和精度之间总会有一个折衷。由用户决定手头的任务需要多少精度、存储和处理能力。

集成频谱分析仪
凭借笔记本电脑、平板电脑甚至智能手机的强大功能和灵活性,频谱分析仪现在经常与这些设备配合使用也就不足为奇了。通过利用辅助设备的处理、联网、存储和显示功能,现在的频谱分析仪“黑匣子”可以致力于优化精度、带宽和范围。这种方法还有许多其他固有的好处,因为软件升级和设备联网可以利用互联网,以及任何类型的计算机设备通用的软件和硬件。

谁需要频谱分析仪?

在最一般的意义上,频谱分析仪可以被描述为测量已知和未知信号的频谱功率的工具。随着工具变得更加通用和紧凑,从该技术中受益的技术和职业的列表继续增长。 
在实验室和生产环境中,频谱分析仪可用于设计、表征和测试产生任何类型的射频、光学或声波(或对任何类型的射频、光学或声波敏感)的任何产品。通过物联网 (IoT),几乎任何可想象的设备都增加了无线功能,应用似乎是无限的。
基站发射塔部署是射频频谱分析的经典现场应用。由于 5G 部署的惊人速度让技术人员队伍紧张,多功能、用户友好的便携式频谱分析仪转化为高效的安装和自信的开通。包括 VIAVI OneAdvisor-800 和 CellAdvisor 5G 在内的集成解决方案可用于在架设塔架和拉出光纤后快速验证电缆完整性并隔离损耗位置。建造完成后,这些多功能工具的高级射频频谱分析功能可用于:

  • 验证无线电覆盖和信号传播
  • 使用 InterferenceAdvisor 测试空中干扰并定位信号源
  • 执行天线反射测试和波束验证

频谱分析仪的发展

自从 James Maxwell 让我们第一次看到电波的无限潜力以来的 150 年里,频谱分析仪已经成为电子、射频、音频和光学领域中真正不可或缺的工具。

如果频谱分析仪从未被开发出来,就不可能分析信号的成分或衡量电路的性能,激光仍然仅仅是科幻小说的素材,已经成为现代社会代名词的电信网络也不可能存在。由于频谱分析仪可以对多种不同的功能进行多种多样的测量,因此这一创新的效用再怎么强调也不为过。

就像无线电“高速公路”在 20 世纪中期随着应用数量的指数增长而演变一样,现代频谱分析仪的功能和特性在过去十年中得到了极大的扩展,因为计算机技术继续在紧凑的外形中实现更多的功能。

VIAVI 系列射频和光谱分析仪就是这一发展的例证,并且加速了这一进程。坚固耐用、支持 5G 的便携式频谱分析仪和专为每个屏蔽、WiFi 和光学系统应用构建的解决方案提供了释放当今技术全部潜力的关键,并将不可见的干扰和性能数据变得可见。

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