频谱测试数据异常的原因分析

频谱监测、发射机谐波测试和互调测试，在外场的现场测试，通常采用的测试设备是频谱仪或接收机，期间可能出现一些“奇怪”异常现象，本文透过这些现象，分析其本质原因。

常见问题现象

频谱监测中，改变频谱仪的参考电平和内置衰减器设置值，发现信号峰值读数随之变化，什么原因？

发射机厂商手册中谐波指标很好，但使用频谱仪现场测试的结果差很多，为什么？

频谱监测时，在空闲或受保护频道检测到信号，例如，已知附近发射机频率f1和f2，而f3空闲却检测到较强信号，为什么？

内置预选器的接收机和不带预选器的接收机在同一地点同时测试，为何结果有时相同有时差异大？

频谱仪自身杂散识别

调节频谱仪内置衰减器，能够识别频谱仪自身非线性产生的虚假信号。

跟随衰减器数值变化，频谱峰值读数发生变化的信号，来自于频谱仪自身非线性杂散，是伪信号。

频谱仪内置衰减器数值调节增大，直到峰值读数不发生变化，则此读数来自于外部源或发射机。

如果直到噪声淹没信号峰值，峰值读数始终随衰减器数值调节增大而变化，此杂散峰值完全由频谱仪自身非线性产生。

频谱仪杂散测试能力分析

频谱仪自身谐波指标限制了其杂散测试能力。

频谱仪指标手册中二次谐波的定义方式有两种：2次谐波截点SHI，单位是dBm；另一种表述为2次谐波失真，单位是dBc，体现2次谐波与基波功率比，本指标需要同时定义输入信号功率。

定义谐波指标的条件，是衰减器设为0，体现混频器的非线性指标。

频谱仪输入基波功率P0，已知频谱仪SHI，内置衰减器设置ATT，则频谱仪自身非线性谐波：

H2(dBc) = P0 -SHI - ATT

频谱仪输入基波功率P0，已知频谱仪2次谐波失真H2r(定义参考输入功率Pr)，内置衰减器设置ATT，则频谱仪自身非线性谐波：

H2(dBc) = P0 - (Pr-H2r) - ATT

例1，某频谱仪SHI指标40dBm，基波输入功率3dBm，内置衰减器30dB

此频谱仪当前自身2次谐波

H2=3-40-30=-67dBc

谐波功率显示值

P2=P0+H2=3-67=-64dBm

例2，某频谱仪谐波H2指标（输入功率-30dBm时）-65dBc，基波输入功率3dBm，内置衰减器25dB

此频谱仪当前自身2次谐波

H2=3-(-30+65)-25=-57dBc

谐波功率显示值

P2=P0+H2=3-57=-54dBm

发射机谐波测试通用方法

如果频谱仪通过衰减器直连发射机，按照以上计算方法，频谱仪自身谐波是其谐波测量极限，不能测量优于此极限的发射机。

如果发射机谐波指标较好，优于频谱仪测量极限，那么测试中必须在频谱仪输入端之前插入滤波器，是高通滤波器或限波器，用来滤除基波大信号，避免其造成频谱仪非线性。

标准测试连接如下，被测发射机连接定向耦合器输入端，其输出端连负载，其前向耦合端连接衰减器和滤波器

滤波测试通道：定耦输入端（含电缆）->衰减（耦合损耗+衰减器）->滤波器（含电缆）；衰减值要合适，使发射机的输出功率衰减至0~10dBm。

如果耦合损耗足够大，衰减器可省略；如果合适的衰减器>30dB，定耦和负载可省略。

滤波器基波频率抑制>40dB，谐波频率插损要比较小，通常<1dB。测试前需要获得滤波测试通道插入损耗参数，基波插损a0和二次谐波插损a2。

串接衰减器和滤波器的频谱仪基波功率读数L0，谐波读数L2

基波功率P0(dBm)=L0+a0

谐波功率P2(dBm)=L2+a2

发射机谐波H2(dBc)=P2-P0

互调是空闲频道受干扰的原因之一

附近发射机频率f1，f2

互调频率f3=2*f1-f2 或 f3=2*f2-f1

如果天线和接收机系统工作在频率f3，就会受到互调干扰

在收发信机频道分配时，必须考虑互调频率关系，以避免干扰

在临近发射机已经形成互调干扰的场景，须在接收机前加预选器，即通过频道f3的带通滤波器，滤除f1和f2的影响

频谱监测接收机预选器/滤波器的重要性

预选器是接收机和频谱仪前端滤波器，用来滤除接收机当前测试以外频率的信号，防止它们使接收机自身产生非线性。

预选器和滤波器通常根据现场实际情况选择外置连接，有些型号的接收机内置预选器。

以上分析内容，探讨了谐波、杂散和互调测试中，滤波器或预选器的重要性。

另外一个重要实用场景是，在监测接收机或频谱仪的工作频率范围，附近有较大功率发射机，此时必须滤波器，否则发射机的发射信号直接导致接收机非线性。当发射机开机时，不带预选器或滤波器的接收机进入非线性异常工作状态，测试数据不准确。