频谱监测中的宽带瞬态信号截获技术.doc

监测检测 Monitoring Detection 频谱监测中的 宽带瞬态信号截获技术 ■ 国家无线电监测中心 李明 摘 要 本文以在奥运会期间使用N6820E（名为“黑鸟”的应用软件，硬件名称为E3238S） 对宽带瞬态信号的截获为例，论述了N6820E对瞬态信号截获技术，包括对瞬态信号 的搜索、识别、判决、记忆捕获等，讨论了截获概率对瞬态信号的影响以及无线电 频谱中瞬态信号的种类与特点。 结束的信号，在数学上瞬态信号的频谱为连续谱。 在工程上瞬态信号通常是指在时间上（时域）和频 谱上（频域）不连续出现的或突发的信号，具有短 时、非平稳、能量集中等特点，工程上瞬态信号的 频谱既可能是连续谱，也可能是离散谱。 瞬态信号分为有用信号和无用（干扰）信号。 有用的瞬态信号是指为了达到某种目的或效果，有 意使无线电信号在时间或频谱上不连续。如军事领 域的跳频通信信号，为了降低被敌方截获的概率， 提高通信的保密度，发射频率是跳变的，而信号在 时间上是连续稳定的；在移动通信领域，为了提高 系统的用户容量而采用的时分多址技术，使得信号 在时域上呈现不连续性。有用信号还可分为是正常 指配频率的和非指配频率的（非指配的也称为干 扰）信号。 无用（干扰）的瞬态信号分为两类：一类是由 于工作频率以外其他有用瞬态信号引起的，比如谐 波干扰、交调干扰、互调干扰、邻信道干扰、邻系 统干扰以及不规范操作误发干扰等；另外一类是由 于电路的缺陷、故障、设计原理的不完善以及不可 控制因素或自然界产生的，比如毛刺、振铃、电网 中的冲击、浪涌、火花放电、爆炸、闪电、核磁脉 冲、宇宙射电等。 1 引言 无线电技术的不断发展和广泛应用，使得无线 电信号在信号类型、存在方式上日趋复杂和多样。 在军事领域，捷变频雷达、复杂调制雷达和跳频通 信技术已经得到广泛应用；在民用通信领域，G S M、 Bluetooth、RFID以及TD-SCDMA等瞬态（时分）信号 已逐步渗透到社会生活的各个角落。无线电技术的 发展和应用，使得无线信号的种类日益增多，频谱 变得越来越拥挤，信号特征也越来越复杂。 在无线电监测中，对于瞬态信号的发现和截获 一直是监测人员关注的难点。特别是在现代无线电 工程中，瞬态信号表现出类型复杂、频率多变、功 率未知等特点，提高对未知突发信号的搜索截获概 率技术以及有效的识别判决技术是分析测量瞬态信 号的关键技术。 在北京奥运会期间，以无线系统为依托的指 挥、调度、安保、通信、协调及比赛用频数量巨 大，给频谱保障工作带来了巨大的挑战与考验，无 线电监测的任务十分艰巨。经过实践和探索，我们 在使用N6820E对宽带瞬态信号的截获方面，进行了 一些探索，获得了一些经验。 2 瞬态信号的种类与特点 3 常用的瞬态信号测量技术 瞬态信号是指持续时间短，具有明显开始和 （1）时域法  监测检测 Monitoring Detection 示波器是最常用的电子测量仪器之一。随着数 字技术的发展，数字存储示波器的应用也越来越广 泛，目前最先进的数字存储示波器采样频率可以达 到40G H z，带宽达到13G H z，同时可以将信号存储起 来，事后进行分析处理，使信号重新出现，在观测 单次瞬态信号时（如电路毛刺、浪涌、爆炸、核磁 脉冲）应用非常广泛，技术也非常成熟。 但是8位的采样位数理论上的动态范围为64d B， 提高采样的频率和增加幅度分析的动态范围仍然是 示波器在分析瞬态信号时需要解决的问题。 （2）频域法 频谱分析仪也是最常用的电子测量仪器之一。 扫频式的频谱分析仪采用超外差结构，分析的频率 范围可以从3H z到300G H z，动态范围可以达到100d B ～120d B以上。主要用于信号的频率、功率、带宽、 信噪比、杂散、谐波以及干扰查找。特别是全数 字中频技术的应用，提高了扫描式频谱分析仪的测 量速度，扩展了测量功能。对于固定标准的瞬态信 号，例如G S M、T D-SCDM A等通信信号，可以通过 增加选件完成捕获测量。同时扫频式频谱仪的最大 保持、外触发、门触发功能一直是无线电监测人员 用于捕获瞬态信号的重要功能。 （3）矢量信号分析法 矢量信号分析仪将扫描式外差结构、高速A D C 技术和D S P技术相结合，能提高频率分辨率与测量 速度，主要用于频谱测量、数字解调测量和先进的 时域分析，特别适用于复杂信号的测量，如突发信 号、瞬态信号、通信调制分析、视频、广播、声纳 等。 时域捕获与存储技术提供了强大的测量能力， 可以记录一段数据，在记录期间不丢失任何数据； 回放数据时，可以选择任意时间段、任意频段进行 频谱测量、解调测量。因此，矢量信号分析仪又称 为动态信号分析仪或实时信号分析仪。 数字中频类的矢量信号分析仪和实时频谱仪 虽然增加了最大保持功能