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前言 使用频谱分析仪，最简单最直观的目的就是寻找并观测范围内的频谱信号，乃至将其保存下来做更进一步的数字处理或分析。因此在除了最基本的中心频率与扫宽设置外， 合理使用VBW,RBW等参数设置才能获取更为真实准确的信号 。 合理调整参数获取需要的频谱数据 RBW与VBW设置 RBW 频域中FFT bin的大小，或 分辨带宽（Resolution Bandwidth，RBW） 的带宽，决定了频谱分析仪可以分辨和分析的信号的频率分辨率。例如，如果使用较大的FFTbin，或较小的RBW范围，则频谱分析仪可以观察和分析更多的信号细节，如果想要获取更高的灵敏度，就需要调小RBW，以降低噪声电平的值从而保证信号不被噪声淹没。另一方面，降低RBW也会降低每次扫频的速度，所以，扫频的分辨率和测试的速度之间有一个权衡。 大RBW很有可能错失信号细节 除此之外，我们在平常的测试中，经常遇到通过频谱仪 测试最大功率时发现功率小了几dB 。在这种情况下，有部分客户认为仪器是不是没有校准或者出了问题。 实际上很大的可能是RBW的设置不够合理。RBW决定了采样过程中采集点的数量，当采样点少（RBW大）时，很可能 信号的峰值落在2个频点之间，最终导致捕获到的峰值功率并不是实际的值。 VBW 除了RBW之外， 视频带宽（Video Bandwidth，VBW） 滤波器通过对FFT引擎输出的信号进行数字滤波和处理，对信号的幅度进行平滑处理。视频带宽反映的是频谱分析仪接收机中位于包络检波器之后的视频滤波器的带宽。这种滤波器也影响显示的噪声，但与分辨带宽的方式不同，在视频滤波器中，噪声的平均电平保持不变但噪声的变化减少。因此，视频滤波器的作用是 “平滑” 信号的噪声,因此，改变VBW不能改善灵敏度，但在测量小功率信号时，VBW改善了识别能力和再现性，其测试曲线更加光滑，但扫描时间也相应增加。 如果来自锁相环(PLL)或互调失真产物的尖刺可能会压倒感兴趣的信号，而 降低RBW 将降低噪声底线， 降低VBW 将进一步平滑剩余的噪声，那么频谱分析仪就可以揭示出以前隐藏的信号的精确测量。 AMP与ATT设置 AMP 低噪声放大器（ LNA，Low Noise Amplifiers ），或 前置放大器（AMP） ，一般分为射频前端放大器和中频放大器，他们的目的都是适当的放大信号便于后续处理。如果信号的功率很低，在经过预选或中频滤波器后，ADC可能无法对其进行充分的处理，那么增加前置放大器的增益可以使信号达到足够的电平，已进行采集与处理。现有的前置放大器类型多种多样，以虹科R5550的前置放大器模块为例： 前置放大器模块 其前置放大器有两个独立的放大器单元组成，先绕过第一个放大器，然后再绕过第二个放大器，就可以逐渐提高设备前端的功率处理能力。而同时打开两个放大器可提供最大的灵敏度，但会降低处理大信号时不失真的能力，下表总结了前端增益的可用设置，需要选择合适的放大器设置来均衡灵敏度与饱和电平： 放大器效果分级 ATT 衰减器（ATT） 是和放大器功能相反的设备，它是为了保护频谱仪不受损坏，在测量高电平信号时，为了不损坏频谱分析仪，必须对信号进行衰减，同时也可以通过调整衰减器进入混频器的电平，可以得到较大的动态范围。而将衰减器调的很小时，则可以降低噪声电平的值，使得信号不被噪声淹没，以提高频谱分析仪的灵敏度。 总结 在使用频谱分析仪观测信号时，需要结合信号特征进行调整，需要根据需求对各项参数进行尝试，一切以捕捉所需信号为目的，合理的使用频谱分析仪才可以获得更好的观测效果。

主题：卫星传输链路中的关键技术分享 认识卫星通信与传输链路过程 卫星通信系统 卫星传输链路 发展趋势与面临问题 卫星通信中的远程传输技术 Ka波段卫星通信现状 站点分集解决方案 射频光纤传输技术 卫星通信中的信号分配与保障技术 卫星地面站/地球站业务 地面信号分配与复用 地面站可靠性保障与监控 技术问题及详细解答 Q：用户端最大带宽多少？ A： 卫星通信用户端的带宽一般是由于不同的卫星通信系统，运营商，终端设备有所不同，因此我们衡量卫星通信技术传输容量一般用的是卫星的传输带宽。根据目前SpaceX的Starlink 卫星互联网服务测试，下行速率可以达到301Mbps，上行速率在20.5Mbps。 Q：日凌星蚀大概多久？持续多久？每天会有多长时间受影响，会完全中断吗? A： 日凌星蚀一般对GEO轨道影响较大，对中低轨道影响较小。对于静止同步卫星，这是难以避免的，并在每年春分和秋分各发生一次，每次约6天，每天中午发生，持续最长时间约10 min，日凌中断的具体持续时间与地球站的天线口径、工作频率有关。幸好这种中断时间较短，累计时间为全年的0.02%，并且可以预报，必要时可采用主、备卫星转换方法来保证不间断通信。月亮也会造成类似现象,但噪声比太阳弱得多，不会导致通信中断。 对于静止同步卫星，星蚀发生在每年春分和秋分前后各23天的午夜，.每天发生的星蚀持续时间不等，最长时间约为72mins，在卫星蚀间太阳能电池不能发电，使大功率转发器不能正常工作，使通讯中断。 Q：高通量能展开下吗?对高通量感兴趣 A： 目前我们暂时没有针对高通量卫星的专门课程，后续我们的课程会逐步扩充，期待您的关注！ Q：卫星容量不大吧？ A： 卫星通信的容量和频率以及使用技术有关，Ka波段目前的高通量卫星传输容量可以达到100Gbps。 Q：带宽和容量如何理解？有什么换算关系? A： 这两个概念中，带宽的单位是MHz/Ghz,用来衡量传输信道的宽度；容量的单位是Mbps/Gbps，用来衡量传输信道的速率。二者不能等同，但简单来看他们是正相关的，同样的技术手段下，带宽越大，容量越大，二者的理论换算方式可以通过香农公式计算：C=WLog2（1+S/N）。但有时候在数字通信系统中我们也会将信道中数据的实际传输速率也成为带宽，此时带宽就是容量的意思，但实际上是一种习惯性用法，所以最简单的区分方式，我们可以用单位来区分。 Q：100Gbps是同步卫星达到的吗？是单挑的带宽吗？ A： 我们列举的是Ka波段的通信容量，单星容量可以达到100Gbps；而目前全球内传输容量最大的应该是美国的Viasat-3，单星容量可达Tbps，而他正是GEO卫星星座。 Q：分集切换策略只是下雨?人工切换? A： 站点分集是一种部署方案，在最终实施过程中，完全可以通过矩阵开关与管理系统实现控制，全天候进行2个天线站的信号选优，自动实施选择与控制。 Q：分集只主副路切换吗，有没有合成？ A： 目前来讲，站点分集主要是为了解决卫星信号备份的问题，暂时没有合成使用。但在卫星通信架构下，是存在多天线合成的，比如频率合成，或者极化合成。 Q：为什么不做两个站？既复杂可靠性又降低 A： 站点分集方案实际上是一种经济性与合理性考虑下的方案，由两个天线站+一个处理中心来组成，若采用两个分别的独立站点，则需要付出更多的成本，且需要解决两个站点之间的数据同步与传输问题，考虑下来站点分级方案反而更有优势。 Q：有哪些实际工程中应用了，能说说吗？ A： 目前，我们的RFOF方案在全球范围内有多家大型广播电视企业在使用，例如我国的中央电视台（CCTV）、阿联酋沙迦电信提供商Etisalat、欧洲广播中心（BCE）等。 Q：光传输有缺点吗？综合起来走一次光传输有损耗吗？ A： 光传输相对于同轴传输来讲，最大的缺点是成本会有所上涨以及安装较复杂，但在传输特性上目前来讲是远远领先于同轴传输的。另外光传输尽管损耗较小，但依旧是存在的，若传输距离较远，我们依然需要使用EDFA进行放大与中继。 Q：射频光链路的室外机箱和室内有什么区别？ A： 室外机箱为了方便架设，不再使用机架形式，可以独立放置与安装；另外，室外机箱的防护等级为IP65，不过相对应的，室外机箱的通道数较少，一般是8、16通道，而我们室内目前最高可以支持达32通道。 Q：虹科的射频矩阵开关的输入输出可以直接光电口混用吗？ A： 是的，可以的，我们最小单位是4个port，可以自由选择RF或者光学端口，不管是输入输出，都可以进行搭配，最终插入机箱就可以使用，目前最高支持128*128的单机架矩阵。 Q：现在还有模拟站吗？ A： 最早的时候，卫星通信所使用的技术，以SCPC（单路单载波）、FDM/FM（频分复用/频率调制）为主，都是模拟通信技术，目前基本已经没有了。 Q：没太看明白矩阵是做什么用的？不太理解生活中如何大规模普及，应用有哪些？ A： 矩阵（Matrix Switching），我们也通常叫做矩阵开关，今天介绍的卫星通信矩阵开关专门是针对L波段的，主要是射频信号分配，用于地面站、电视台等位置，属于射频矩阵开关，此外矩阵还有音视频矩阵、数据矩阵、冗余矩阵等等。总的来讲矩阵开关在信号传输与分配应用是很广泛的，可以简单理解为在需要进行电路开启闭合的场景下都需要矩阵开关，可能只是一个单刀单掷、单刀双掷、到更复杂的n刀m掷，矩阵开关是自动测试系统的重要组成部分，担负着控制信号流向的任务，是实现自动测试的接口设计的关键部分。 Q：卫星站监控你们可以直接解调出画面吗？有手持版本吗？ A： 目前我们的方案中，无论是矩阵开关还是专门的载波监测系统，均支持监测与解调，射频矩阵开关可内置接收TV显示画面，载波分析系统目前主要是针对RF监控，暂无监控画面。关于提到的手持式，我们会在明年初发布一款手持式卫星与广播电视的监测设备，方便户外使用，支持解调解码与画面显示。

背景 港口无线网络建设时间久远、规格复杂，已有窄带、宽带、低频、高频等多种无线网络技术的应用，但多数码头、港口目前都未针对不同的无线技术和业务场景进行有效的频率区分和隔离，存在着“同一频率相互混用”的情况。 这在网络安全和无线电稳定性上存在较大隐患，部分关键性的生产业务和控制数据无法得到可靠保障。这就需要前期通过调研各类无线系统的使用频率记录表、日志等来了解无线使用情况，并需要有一定实施经验和无线电规划能力的工程师来进行无线网络系统的设计。 应用 作为产业互联网解决方案的供应商，深耕于港口行业，需要6GHz以下的宽带无线专网，主要使用无线基站、无线远端站及相关的路由交换设备。在港口场景下，从设备安装的位置上进行划分，基本可以分为港机端、基站端和中心端。通过无线网络将港机上汇聚的视频、数据信号回传至基站端，无线基站通过有线光纤网络再将数据和视频画面实时传输至中控室。 为了实现稳定的信号传输，避免干扰，这就需要进行无线电干扰排查。国基科技通过无线产品自带的软件来进行规划，但这也存在操作较繁琐、范围窄、精度较低等问题。因此，他们需要更便捷精准的方案来实现更高效的信号监测与频率规划。通过使用手持式频谱分析仪，搭配宽频定向天线，能够让现场工程师即便没有无线电相关使用和规划经验，也可以快速进行频率扫描、规划和执行设备安装。虹科手持式频谱仪的电阻式触摸屏便于工程师不脱去施工手套时进行使用。此外，即使是极其微弱的信号也能够被检测到。虹科手持式频谱分析仪能够解决在港口等无线电应用频繁的场景中无线网络相互干扰、规划混乱、在新的无线系统和产品使用时无线频率难以落地的问题，便于现场工程师进行快速扫频、规划、实施，产品高灵敏度和低本底噪声也保障了扫描结果的可靠性。 在港口、油田等行业中，现在通常会自动化码头生产数据、控制数据和视频画面的无线回传。而通过虹科手持式频谱分析仪能够得到准确的扫频结果，并实现合理的频率规划，保障了无线网络的稳定性。精准、便携的手持式频谱分析仪在港口、油田等行业中的无线网络建设提供了可靠保障，是无线网络建设项目中不可或缺的实用工具，在多个项目中都发挥重要作用。

Ka波段上运行着数据速率最高的最先进卫星通信系统。由于Ka波段频率的传输质量在很大程度上取决于天气条件，因此需要仔细规划和选择合适的系统配置。Ka波段站点分集配置依赖DWDM射频-光纤传输系统和冗余切换单元，虹科可以提供最合适的解决方案，确保最大的系统可靠性和可用性。 介绍 卫星通信系统用于提供包括语音、数据或视频信号在内的多种服务。由于卫星通信系统不依赖于现有的通信基础设施，基本可以实现所有地区的通信，不受偏远地区或地理位置的影响，能有效解决地面网络数据采集和传输过程中覆盖性不足、可靠性弱等痛点，且具有更快的响应速度。 卫星通信一般使用L、S、C、X、Ku和Ka频段，为减小损耗,普遍使用在0.3-10GHz或30GHz附近频段。目前，卫星通信系统在全球部署了点对点和多点拓扑结构，来用于广播、数据、多媒体服务和蜂窝回程。 Ka波段传输 传统的卫星通信以C波段和Ku波段传输频率为基础，而如今的轨道位置高度拥挤，基本上只能通过使用额外的频带来提供额外的带宽。因此，Ka波段卫星受到了高度关注，以应对日益增长的数据传输速率需求。 除了提供额外的频率外，在Ka波段运行的卫星通信系统还具有多种优势。Ka波段的可用频率范围大约是传统C波段和Ku波段的4倍。此外，Ka波段传输通常使用多点波束，即“频率多址”，允许以相同频率同时向多个地理区域传输不同信号（除了多址技术的运用之外，复用技术也很常见）。 Ka波段的高传输频率允许高度集中的点波束和更小的天线，从而在高数据速率下提供经济高效的解决方案。先进的“高通量卫星”（HTS）就是在Ka波段运行，每颗卫星的数据容量超过100GBit/s。 然而，在Ka波段运行的卫星通信系统还面临着一些挑战，需要通过专业设备和成熟的系统配置来应对。恶劣天气条件会严重影响Ka波段传输，特别是对于Ka波段的卫星传输系统，降雨造成的额外大气损耗将超过30dB，在这种情况下，如自适应波形技术或自适应功率控制技术之类的常规衰落余量方法不足以对其进行补偿，而站点分集配置为实现可靠的系统提供了不同解决方案。 Ka波段站点分集 下图显示了Ka波段站点分集配置的示意图。通信系统由两个天线站点建立，一个主天线站点和一个分集天线站点，即备用站点。在恶劣天气条件下，数据流量将切换到分集天线站点。通常，主天线站和分集天线站之间的距离为30-100 km，射频L波段信号通过光纤进行传输。 下图显示了Ka波段站点分集配置的详细示意图。数据中心与主天线站点或备份天线站点之间分别采用双向光链路传输信号，为了在主天线站和分集天线站之间转发L波段信号，采用虹科DEV快速射频切换单元来执行切换操作。由于Ka波段传输系统主要使用时分复用（TDM）信号，因此需要补偿主天线站和分集天线站之间产生的时间延迟。 为了均衡该时间延迟，在与主天线站点的光链路中采用以10 ns为单位的可调时间延迟的光延迟线。为了在数据中心和分集天线站之间桥接足够长的光学距离，采用了光密集波分复用（DWDM）传输系统，该DWDM系统能够在一根光纤上传输多达49个射频信号，从而实现最高数据速率的传输。 双向Ka波段站点分集配置详图 为了进一步提高系统的可靠性和可用性，还可以采用设备冗余。上图显示了数据中心和分集天线站点之间采用1+1冗余配置的双向光链路示意图。以虹科冗余开关为例，射频信号通过一个主模块和冗余发射模块进行转换和传输，并通过一个主模块和冗余接收模块进行接收和转换。在主发射模块或主接收模块发生故障或丢失的情况下，接收端冗余开关切换至备用设备，确保信号传输保持最高的质量和正常运行时间。

在之前的文章中，我们对特性阻抗进行了介绍，简单明了地介绍了为什么目前统一使用50/75欧姆特性阻抗，并利用实验案例测试特性阻抗。我们将在今天的文章中对与特性阻抗密切相关的 VSWR，反射系数 等概念做进一步介绍与实验验证。 电压驻波比VSWR 首先，我们用一句话来概括什么是VSWR： 一种量化我们与理想阻抗接近程度的方法。 也许现在你认为 "50欧姆 "的电缆特性阻抗这个想法有些道理，你现在是一个 "50欧姆 "系统的狂热追求者。你努力在所有的布线、连接和设备中追求 "完美的50欧姆"，并坚持所有的系统都是精确的50欧姆。 好了，现在你面临一个问题，事实上，没有一根同轴电缆、连接器、放大器等是完全准确的50欧姆。并且很令人诧异的一点是，即使在你的设计中阻抗和50欧姆差异很大，但依旧不会看到那么多的性能下降。我们需要一种方法来表达我们的设计和系统中与50欧姆的接近程度，最常见的就是所谓的VSWR，一个听起来很复杂的名字。希望大家在掌握了VSWR的概念后，能更合理地看待你的阻抗应该如何接近理想值。 一根同轴线和一个50MHz的正弦发生器 让我们通过一个例子来研究什么是VSWR。假设你把你的1000英尺长的50欧姆同轴电缆切成20英尺长的段。现在将一端连接到图2中所示的电路中。在图2中，图1中的开关和电池已经被一个50欧姆的电阻和一个产生正弦波的信号源所取代。 图一 图二 我们还将假设系统的 "50欧姆 "是完美的，因为它的行为始终是一个没有寄生电感或电容元素的电阻。我们将把同轴电缆的另一端空置，将正弦波源频率设置为50 MHz。虽然几乎任何频率都可以工作，但50 MHz是测试大多数同轴电缆的最优频率。此时，我们的图2电路正在向 "50欧姆 "同轴电缆的一端提供50MHz的正弦波，而另一端没有连接，会发生什么呢？ 正弦波第一次应用于电缆时，就像我们的电流脉冲一样，开始向电缆的开口端 "传播"。当正弦波到达电缆末端时，它 完全 "反射" ，转过身来，直接回到信号源（此时的信号源代表整个信号发生电路，即信号振荡器与50欧姆电阻）上。一旦进入信号源内部，它就会以 热量的形式 "消散" 在信号源内部的50欧电阻中，也许这很难让人相信，但这是事实。 现在我们重复同样的实验，只是将同轴电缆的另一端短路。同样，我们将看到正弦波的完全反射和反射波在发生器内部50欧姆内的总耗散（与上述OPEN情况相比会有相位反转）。因此，如果电缆端开路或短路，我们都会得到应用正弦波的总反射，这被定义为 "无穷大到1 "的VSWR。现在我们在同轴线的末端连接一个 "完美 "的50欧姆电阻。在这种情况下，我们已经以其特性阻抗终止了电缆。应用的正弦波将在这个 终端中完全消散，实现零反射 。我们已经骗过了正弦波；它认为我们的终端只是一条 "无限 "的电缆 。 完美端接的条件是可以获得最低的VSWR，定义为1比1或通常写成1:1。同轴电缆终端的VSWR为1:1，意味着它 完全等于特性阻抗时，我们将从这个终端获得零反射 。当海浪撞击垂直的海壁时，也会出现类似的现象。任何目睹过这种事件的人都会记得，看到海浪涌来，撞到墙上，一个新的海浪就诞生了，再传回海里。撞上合适的渐变海滩的波浪却会消散，很少或没有反射波。你可以说，渐变海滩具有海洋上典型表面波的特征阻抗。 反射系数、回波损耗和失配损耗 反射系数 与此密切相关的一个参数是 反射系数（reflection coefficient） 。这个参数不仅记录了反射波的大小，还记录了它与源波的角度。因为反射系数测量的是反射的幅度和角度，所以它是矢量测量。而VSWR只测量幅度，因此是标量测量。如果反射系数已知，VSWR就可以计算出来，见下文中的表格。该表还显示了如何计算其他参量。 回波损耗 回波损耗(RL，Reflection Loss) 是衡量从负载或终端反射功率的大小。终端或负载越接近 "理想 "特性阻抗，反射功率越低。它以入射功率为基准，以dB表示，通常为负值，表明反射功率低于负载吸收功率。同样，如果RL是已知的，VSWR也可以计算出来，通常低于-15dB的RL被认为是可以接受的。 失配损耗 失配损耗(ML, Mismatch Loss) 表示当信号(正弦波)穿过特性阻抗的明显变化时损失的功率。由于没有一个连接器系统是完美的，因此每个连接处都会有一定的ML。 将75欧姆的终端连接到50欧姆的电缆上 假设你在50欧姆的系统上工作，你需要端接一根开放的同轴电缆，以防止不必要的反射。然而你口袋里只有75欧姆类型的终端，如果你恰好能将它们连接起来，那么此时会发生什么？ 首先，75欧姆是非常接近50欧姆的，如果你使用下表的公式，你将计算出 1.5:1的VSWR 。因为我们的终端并不完全是50欧姆，所以一些正弦波或信号会被反射回信号发生器，但不会太多。1.5:1的VSWR是相当可观的，如果你计算反射功率，你会发现它很小，几乎比应用功率低了14dB！许多市售的分立射频放大器（MMICS）几乎没有达到或比1.5:1的VSWR更差。 卫星电视中频电缆运行 下面是另一个真实的例子，说明如何在特性阻抗的 "规则 "上作弊： 卫星电视系统通常在LNA /块下变频器（LNB）后使用75欧姆的同轴电缆。在此安装中，LNB和中频解码器之间需要50英尺长的同轴线。我们希望使用轻巧的50欧姆小同轴线，而不是较重的大直径75欧姆同轴线。这对系统性能有什么影响，或者更准确地说，50欧姆到75欧姆的同轴失配对系统的净影响是什么？下面的表1总结了这个例子和上面讨论的计算结果。 从上表中可以看到，失配损耗小于0.2dB。同样重要的是，在这种情况下，中频解码器接收到的信号已经被降频到一个更低的频率，并在LNB块中 "前期 "有很多增益。这个增益有两个作用，一是在LNB处设置系统的噪声系数，二是对下游反射进行隔离。最终的效果是， 即使由于失配损耗而损失了一些功率，我们也有足够的功率从接收链中的高增益放大器的前部备用 。至于反射信号，LNB的高隔离度可以保护系统不受不利因素的影响。