手持式无线电侦察仪KC908用户手册网页版
kcma 2020-2-24原创 科创仪表局

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KC908 50kHz…10.8/18.6GHz 

手持式实时频谱仪/无线电侦察仪/场强仪

用 户 手 册

针对软件版本V1,2020年8月第二版

( 试行 )


  本书简单介绍了微型侦察接收机/频谱仪的基本概念和设计理念,

通过对KC908型分析仪的原理、信号路径、控制逻辑的讲解,剖析了

该系列仪器的使用方法。通过阅读本书,不但可以了解操作方法,还

能帮助读者理解其中的道理,有利于举一反三,合理使用装备。


温馨提示:本书只有3万字,阅读约需2小时,读完后技能点将会爆发


科新社出版


目  录

0、仪器外观(1)

1、概论(2)

1.1、原理    1.2、基础功能    1.3、实用功能    1.4、硬件支持,可能通过软件选件开通的功能  1.5、适用领域    1.6、主要参数

2、设备各部分说明(3)

2.1、顶部面板

    2.1.1、左侧端口    2.1.2、右侧端口    2.1.3、端口极限

2.2、左侧面板

    2.2.1、12V充电口    2.2.2、5V充电口    2.2.3、USB3.0接口    2.2.4、USB-OTG接口  2.2.5、电键、TTL输出口    2.2.6、手柄/扬声器端    2.2.7、旋钮    2.2.8TF卡插槽

2.3、前面板

    2.3.1、显示屏    2.3.2、键盘

2.4、电池

2.5、内部端口

3、测量模式说明(4)

3.1、频谱仪

    3.1.1、横坐标    3.1.2、纵坐标    3.1.3、频率设置    3.1.4、幅度设置    3.1.5、REF、AMP与灵敏度的关系    3.1.6、模式设置

3.2、接收机

    3.2.1、VFO    3.2.2、CHANNEL    3.3.3、自动增益    3.2.4、电平/场强    3.2.5、电平音    3.2.6、静噪器、降噪器

3.3、信号源

4、测试准备(5)

4.1、电量和充电

4.2、连接器

4.3、天线

    4.3.1、室外天线    4.3.2、手持天线

4.4、握持和携带

5、操作指南(6)

5.1、开关机

5.2、一般操作习惯

    5.2.1、一级功能    5.2.2、二级功能    5.2.3、输入错误时    5.2.4、MODE键    5.2.5、FUNC键    5.2.6、旋钮的功能    5.2.7、锁定    5.2.8、定制参数

5.3、完整操作流程

    5.3.1、解调声音和测定场强    5.3.2、检索测定近处发射源

6、常见问题(7)

6.1、在接收机模式,为什么频谱的示数和场强读数不一致?

6.2、为什么有时频谱峰值比电平静噪门限低,静噪却开启了?

6.3、为什么频谱宽度(SPAN)很小的时候,刷新速度很慢?

6.4、镜像干扰出现在什么地方

6.5、除了镜像干扰,其它干扰的情况如何?

6.6、信号没有超出REF,为何还是发生了过载

6.7、仪器工作时外壳很烫,正常吗?

7、技术参数(8)

7.1、频率范围    7.2、频谱宽度(SPAN)

7.3、带宽

    7.3.1、分辨带宽    7.3.2、实时带宽    7.3.3、解调带宽    7.3.4、记录带宽    7.3.5、音频带宽

7.4、频率准确度    7.5、幅度    7.6、频谱仪/接收机SSB相位噪声

7.7、抗干扰能力    7.8、速度    7.9、灵敏度    7.10、一般参数

注:

1、本手册并不适合速查,而是帮助读者在理解的基础上合理使用仪器。建议抽时间顺序阅读,这样能为将来节省更多时间,如有疑问可以回帖探讨。

2、网页版用户手册仅供参考,网页版的内容可能随时更新,不一定适用于过去生产的产品,也不一定代表即时购买的仪器状态。网页版手册可能缺少某些(印刷版上存在的)内容。

3、未经同意,禁止转载手册中的任何内容 。

[修改于 1 个月前 - 2020-09-18 23:37:42]

来自:无线电 / 软件无线电电子信息 / 仪表与测量
2
2020-02-24 04:10:17
kcma(作者)
1楼

MP_KC908_main.jpg MP_KC908_ltop.jpg MP_KC908_left_side.jpg MP_KC908_left.jpg MP_KC908_package.jpg

工程样机、内测版的内部图

KC908_10.jpg

[修改于 1 个月前 - 2020-09-18 23:32:21]

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3
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2020-02-24 04:10:22
kcma(作者)
2楼

1、概论

  KC908是一种宽带快扫接收机,可测定无线电频谱、场强,对常见信号进行解调、监听。对于不常见的信号,可以录制原始数据(正交数据),供后期分析。

  正如人们熟知的那样,仪器基于软件无线电(SDR)原理。与常见SDR接收机不同,它集成了完整的数字信号处理单元和用户界面,无需依赖PC即可工作。如果希望进一步分析信号,可以用USB3.0与电脑连接。仪器支持常见的社区SDR软件如HDSDR,并能与开源无线电软件平台GNURadio连接。

  作为侦察仪表,需要快速扫频以发现信号。KC908与传统的扫描频谱显著不同,它通过快速傅里叶变换(FFT)得到一定宽度的频谱,然后逐段拼接,得到全景频谱。通过这种方式,在5kHz测频精度时,KC908可以每秒扫描3GHz的频率宽度,相当于12万个25kHz频道。如果用于侦察300-500MHz的专网电台,只需要不到0.1秒。对于一个微型手持设备来说,算是比较快了。

  KC908(10.8/18.6GHz)具有两个接收通道,理论上可以测量信号到达两个端口的幅度差和相位差。仪器还具有信号输出功能,可以输出等幅或简单调制信号,链接GNURADIO后,也可以输出较为复杂的数字调制。

1.1、原理

  KC908内含零中频接收机,覆盖范围是0.5-6GHz;通过混频的方法,把上述范围之外的频率搬移到0.5-6GHz范围内。零中频接收机对基带信号直接采样,得到数字IQ信号。数字IQ信号的带宽是40MHz,对它进行FFT变换即可得到的频谱。由于基带信号用模拟混频器产生,本振泄漏不能满足频谱分析的极高要求。为了解决这个问题,仪器抛弃FFT结果的一个边带和性能不良的部分,只取其中15MHz宽度送去显示,这就是有效实时带宽(15MHz)的由来。如果扫宽大于有效实时带宽,则本振以15MHz间隔扫描整个扫宽,并将结果拼接起来。

  由于频谱采用FFT拼接,显示效果和传统扫描频谱仪显著不同,一些概念也有所区别。分析带宽(RBW)不再是分辨率滤波器的带宽,而是加窗后的傅里叶变换的等效分辨带宽。受运算资源限制,在某个扫描宽度下,RBW只能在一定范围内设置,不可设置得过小或者过大。对于大于实时带宽的时变信号,由于拼接点的两侧是在不同的时刻采的样,所以拼接点的幅度可能陡然变化。信号形状也可能与扫描频谱仪很不相同。例如调频信号的频谱,KC908看到的是实时带宽内的所有频率在上一个显示刷新周期内的峰值(或平均值,依设置而定),没有“从左到右”扫描时因为任一瞬间只能扫到一个频率而导致的“假象”。因此,在传统频谱仪上总结出的根据“假象”分析信号的经验,可能不再有效。

  但是实时频谱仪也不一定能得到“真相”,主要是因为时间分辨率存在极限。通俗的讲,即使每秒钟能够进行1万次FFT,也没有显示器能够每秒刷新1万次,没有人眼能够每秒看清1万次。不论有多少数据,最终都只能通过某种办法,合并为每秒几十帧的数据送去显示。这个合并的过程也用“检波”代称。“检波方式”设置,就是设定合并的规则,比如逐帧取每个频率点的最大值,或者把所有帧的结果平均起来。这样一来,屏幕上显示的结果,并不能代表信号“瞬时”的情况,于是就不再是“真相”。其实,即使把全部FFT结果打印出来一页一页的看上一年,同样不一定能得到“真相”。对于变化的信号,真相只能用时域波形或者数学公式表达。这是因为FFT需要很多采样点(比如2048个)才能达到较高的频率分辨率。收集这些采样点需要时间,在这段时间里,信号可能已经发生了变化。不过与扫描频谱相比,实时频谱与“真相”的距离要近得多。

  由于频率覆盖范围较宽,为了避免外部信号的总能量过大导致接收机过载,提高抗干扰性能,KC908的前端有若干预选器。两个端口的预选器分段方法有所不同,在不同频段的抗干扰性能也会有不同,具体的使用技巧将在后文阐述。尽管按面积来算,射频电路的很大部分都是预选器,但受限于仪器体积,依然只能做十分初步的过滤。因此,如果用于复杂干扰环境,可以再采用一些外置的滤波器。

  数字信号处理由FPGA和MCU共同实现。在解调信号时,FPGA对数字IQ信号进行了再次变频,以便进行严格的滤波。KC908的解调带宽从150Hz直到300kHz,适用于大部分专网信号分析。如果需要更宽的解调带宽,可以使用USB3.0把原始数字IQ信号传送到电脑,使用第三方软件(如GNURadio)来处理,IQ信号的带宽可达40MHz。

1.2、基础功能

(1)频谱显示

(2)模拟解调,全部模式

(3)场强仪

(4)简易信号源

1.3、实用功能

(1)任意扫宽下优于25KHz的测频精度,单次操作即能准确侦测信号频率

(2)提供多种静噪手段,舒适监听

(3)自动统计强信号,便于接近侦察

(4)频道存储,999CH

(5)瀑布图

(6)录制IQ、音频到TF卡

(7)电平音,用音调高低表示电平大小,便于徒步追踪

(8)声音大,适应嘈杂环境

1.4、适用领域

  传统手持频谱仪和场强分析仪适用的领域均可应用,对于数字、脉冲和不稳定信号(如磁控管的输出)有更好的效果。

(1)专业通信工程

(2)物联网工程

(3)干扰查找,发射源追踪

(4)暗藏发射源检测

(5)电磁辐射测量

(6)雷达、卫星地球站

(7)无线电侦察与监听

(8)频率占用分析

(9)工业微波工程

1.5、主要参数1,2

项目

最小值

典型值

最大值

备注

频率范围

5kHz


12.4GHz


实时带宽

1kHz


15MHz


分析带宽

1Hz


2MHz


解调带宽

150Hz


300kHz


100%POI 3



210μs

SPAN=15MHz,测频精度优于25KHz

电平测量范围



+20dBm


电平不确定度


1.5dB



噪底

-130dBm

-120dBm


@12kHzBW

整机噪声系数


13dB


放大器开启

输入三阶截点


-42dBm


REF=-60dBm


46dBm


REF=20dBm

镜像抑制


60dB


6GHz

残余响应4


-110dBm


端口悬空


-90dBm


端口接鞭状天线

杂散响应


-60dBc



续航时间


4h



充电时间


3h



整备质量


900g



注:

1、仅选取常受关注的参数供读者参考。详细参数请见技术参数表。

2、除注明外,在选中右侧端口(Port2)并悬空时测得。左侧端口略有区别。

3、KC将POI中的“捕获(Intercept)”定义为准确测量

4、设备工作时会产生EMI,如果天线距离设备太近,会受到自身EMI的干扰。残余响应的指标,系采用0.2m鞭状天线,距离主机1米,与主机同方向布置,在暗室中测得。

[修改于 1 个月前 - 2020-09-18 23:34:00]

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kcma(作者)
3楼

2、设备各部分说明

  下图是KC908外观各部分的功能说明。射频端口在仪器的最上部,左侧主要是数据端口和调节旋钮。扬声器和麦克风位于前面板下方,设备的其它各面没有功能接口。

装配.png

2.1、顶部面板

  仪器顶部有两个射频端口,左侧为端口1,右侧为端口2。两个端口均为输入、输出端口。两个端口之间有指示灯,用于指示当前选用的端口。

  射频端口采用2.92/SMA兼容标准,直接安装在电路板上。电路板、金属屏蔽和机壳为端口提供支撑。该端口外壳最大可以承受1Nm的瞬时折弯力,长期受力不得超过0.2Nm。设计拧紧力0.35Nm。

注  意

  端口比较脆弱,请安装柔软的电缆或天线,避免撬断端口。切勿用电缆或天线拖拽仪器。不使用时,应取下天线或电缆,避免意外撞击导致端口损坏。连接器须品质良好,芯针尺寸合格、无偏斜,避免撑碎芯盒。连接时禁止转动芯针。有条件时可使用短小的转接头保护连接器。

2.1.1、1端口(左侧端口)

  该端口支持5kHz~6GHz频率输入,以及5kHz~6/12.4GHz频率输出。左侧端口对应的接收通道,只有简单的预选器,分为两段,分别为500MHz以下和500MHz以上。

  左侧端口主要用作输出端口,能够输出全部频段的射频信号,且幅度较高。

2.1.2、2端口(右侧端口)

  该端口支持5kHz~6/12.4GHz频率输入,以及80MHz~6GHz频率输出。

  2端口(右)主要用作接收端口,具有7段预选器,其中6GHz以下分成6段,且短波频率单独划分为1段,能够有效抑制调频广播干扰。使用10~15GHz接收时,由于缺少精细的预选器,应注意镜像干扰问题。可以通过微调中心频率,观察谱线的移动方向,判断是否为镜像干扰。

  2端口(右)可以输出较弱的射频信号。

  两个通道均具有30dB衰减器(10dB步进)和40dB可变增益(20dB步进)前置放大器,总的前端增益可调范围达70dB,能够精细调整输入/输出信号强度。

2.1.3、端口极限

  两个端口的短期极限输入功率(平均值)均为20dBm,超过该功率将会损坏射频电路。

  允许长期输入功率(平均值)为10dBm。但是在1MHz以下频率,输入功率应尽量不超过0dBm,否则可能导致意外损坏。

  在10MHz以上频率,开启衰减器的情况下,脉冲峰值功率最大不超过30dBm,脉宽100μs以内。

注  意

  尽管两个端口均有ESD保护器,但是由于射频带宽较宽等原因,保护能力不可能很强,仅限于预防通常条件下的人体静电冲击。雷雨天气应避免在户外使用或者接室外天线。外接短波天线时,需要当心天线静电的危害,在使用前对天线采取短路放电措施,在大风天气则应避免使用。使用大尺寸短波天线时,应外接直流接地的高通滤波器来保护设备,建议在500KHz以下频率的抑制优于30dB。

2.2、左侧面板

  KC908具有两个充电端口,他们都能够为仪器充电。两个充电口之间有充电指示灯,插入充电器后亮红灯、蓝灯表明正在充电;亮绿灯表明已充满;快速闪烁表明充电失败,需检查充电器的适用性。

2.2.1、12V充电口

  该充电口支持9~25V充电电压,推荐充电电压为12V,可以直接连接12V、13.8V或24V汽车蓄电池。12V充电口的充电电流最大可达2A,能够在3小时左右时间充满。

  如果需要长期开机使用,应当采用12V充电口持续供电,供电电压以12~18V为宜。通常不建议将KC908应用在常年连续工作的场合。如果需要持续供电工作超过30天,应拆除电池。取出电池后,外接电源必须足够稳定,能够承受开机瞬间的大电流(5A)。

2.2.2、USB充电口

  为了减轻携带充电器的负担,KC908支持USB充电,可以使用普通手机充电器、“充电宝”为设备充电。USB充电口采用TYPE-C连接器,支持大多数快充协议,最大充电电压可达20V,极限电流3A,并能根据充电器的电压下降率自动调整充电电流,以便支持绝大多数手机充电器。如果充电器输出能力不足,充电电流可能低至500mA以下。

  USB充电所需的时间与充电器有关。如果支持快充,可能在短至2小时的时间内充满。如果不支持快充,则至少需要7小时才能充满,在开机使用的同时充电,依然会消耗电池电量,只是延长了续航时间。未装电池时,USB充电口不能支撑仪器开机。

  KC908兼容PD3.0、QC3.0、UFP协议,但不对具体哪些品牌型号的充电器支持快充提供保证。

  不论使用12V充电口还是USB充电口,充电时均应远离易燃易爆物品,并且有人看管。在环境温度高于35℃或通风不良时,只能在关机状态下充电。

2.2.3、USB3.0接口

  该接口仅用于输出高速IQ信号。具体的使用方法另由编程手册载明。

2.2.4、USB-OTG接口

  该接口采用USB2.0标准,支持OTG,通常用于控制专用附件。USB-OTG接口也可以作为虚拟串口使用,具体方法另由编程手册介绍。

  该端口可以提供5V、500mA的电源输出,请勿接入超过该电流的用电器或使之短路。

2.2.5、电键、TTL输出口

  该3.5mm接口可以连接手动或自动电键,用于拍发电报。同时也支持输出电平控制信号,用于控制专用附件(例如收发转换器)。该端口对应的插销的接线图如下。

电键插销定义.png

  KEY1、KEY2用于连接电键。使用手动键时,电键触点应接在KEY1和GND之间;使用自动键时,电键的两个触点分别接在KEY1、KEY2和GND之间。电键的驱动电压一般为1.8V。

  LVCMOS用于输出控制信号,高电平为3.3V左右(参考GND)。

  该端口是纯粹的电平输出端口,只能外接电键或被控制的外设,切勿倒灌信号,避免损坏。

2.2.6、手柄/扬声器端口

  该端口用于连接外置喇叭或者手咪。这里输出的音频信号经过了功率放大,在4欧姆阻抗上最大可达1.5W。扬声器的最低阻抗为4Ω,注意避免短路音频输出。

  该端口对应的插销定义如下所示。

手柄插销定义.png

  常见的对讲机手咪,符合该接线标准者,均可使用。采用普通电容MIC或动圈MIC时,只要将MIC跨接在MIC-PTT和GND之间,仪器即认为PTT按下。MIC的灵敏度大约为50mV。喇叭接在SPEAK和GND之间;对于使用耳机的情况,音量大小与耳机种类有关,建议先调小音量后再插入。插销插入后,机内扬声器是否自动关闭,可以在软件中配置(FUNC→本机设置→扬声器)。

  需注意该端口不支持其它信号输入,切勿从外部倒灌大信号,避免损坏。

2.2.7、旋钮

  KC908左侧有两个旋钮,上方的是多功能旋钮,根据仪器操作的环节不同,它的功能不同。例如,按下RF键以后,上方旋钮默认调整频率。该旋钮可以按压,用于确认输入、移动光标。

  下方旋钮仅用于控制音频。按下旋钮激活调整项目,在不同的设置状态下,用于调整音量、静噪、电平音音调的高低(电平音中心点)等。反复按下旋钮,可以在各项当前有效的音频设置项目中切换。

2.2.8、TF卡插槽

  仪器可以支持最大32GB的TF卡,用于存储数据、载入固件等。为了方便随时保存数据,建议随时插入TF卡。如果需要保存IQ数据,建议使用高速TF卡。

2.3、前面板

  前面板是主要的人机交互界面,包括显示屏、键盘、扬声器、拾音器。

2.3.1、显示屏

  KC908采用3.5英寸彩色液晶显示屏,分辨率800×480像素。显示屏具有背光照明,同时也可以少量反射外部光线,以便在阳光直射下依然能够阅读。显示屏前有1.5mm厚度的半钢化玻璃保护,比塑料耐磨,但应避免撞击。

  显示屏划分为若干常用区域,下图是接收机模式的区域划分。

显示器-接收机.png

其它模式总体保持相同的风格,下图是频谱模式的区域划分。

显示器-频谱仪.png

  没有必要为屏幕使用保护膜。屏幕玻璃脏污时,应该先拂去表面的硬质沙土,再用普通绵纸擦拭。沾水或酒精擦拭的效果更好,但不要使用过多液体,避免渗入缝隙及键盘。禁止使用碱性洗涤剂。如果玻璃碎裂或刮花,需及时返厂,用户不可自己更换。更换时必须取下前盖板,切勿在仪器上直接操作。拆下旧玻璃后,应彻底刮除残存的粘接剂和玻璃渣,使用紫外固化粘接剂粘接新的玻璃。

2.3.2、键盘

  键盘分成三个主要区域,分别是用于操作软菜单的菜单选择键,用于调整功能的功能设置键和用于输入数值的数字键。如下图所示。

键盘布局.png

  为了提高操作效率,常用的菜单功能被做成了二级键,使用shift调出。按键的一级功能如下表所示。

RF/CF

设定频率参数,包括中心扫宽或开始结束、分辨率带宽RBW

AF

接收机模式:设定音频相关参数

频谱模式:设定扫宽(与RF/CF中的扫宽SPAN相同)

MODE

选择功能,在功能选择菜单和当前使用的功能主页间切换

FUNC

系统设置

RUN/STOP

启动/停止运行。停止运行时节省电量。

MODU

接收机模式:设定解调参数

频谱模式:设定光标(MARKER

LEV

设定幅度参数(纵向),例如参考电平

PWR

POWER,电源开关

SHIFT

快捷键,先按SHIFT,再按其它键,使用二级功能

RST

硬重启,不会保存当前设置,也不会清除过去的数据

  电源开关设计为长按0.5s有效;“+”、“-”按键短按产生一次操作,长按0.5s以上时,转变为重复操作,用于连续调整频率或光标。其它按键按下后均只产生一次操作。

  按键的二级功能如下:

IF BW

调出中频带宽调整对话框

TONE

快捷开启/关闭电平音

PORT

快捷切换射频端口

PRESET

恢复默认设置(但不清除存储频道)

PTT/KEY

发射键(需具备对应选件才有效)

SAVE

屏幕截图,在部分功能下同时保存数据

IQ REC

录制IQ信号,仅接收机模式有效,录制带宽与解调带宽相关

AF REC

录制音频,仅接收机模式,开启解调时有效

BRIGHT

调节屏幕亮度,反复操作会在几种常用亮度间切换

PEAK DET

快捷开启峰值列表功能(频谱模式)

MUTE

静音,仅针对接收解调

STEP

调出频率步进快捷设置对话框

ATT

调整衰减器,反复操作在常用衰减量之间切换

AZIMUTH

调出罗盘、地平仪

LOCAL

在远程操作时,强行断开连接,改为本机操作

CAL

校准,在某些允许用户校准的模式有效

LOCK

锁定/解锁键盘、旋钮(依设置不同,锁定的范围不同)

DE MOD

调出解调方式对话框

MARKER

调出光标菜单,如果没有开启任何光标,自动开启一个

  要启动二级功能,需要先按下SHIFT键。屏幕上方偏右位置出现红色的“SHIFT”提示后,按下二级功能对应按键。

2.4、电池

  KC908采用4节18650锂电池,单体极限电压4.2V,总容量约为50Wh。

  电池位于中间层,两面均有电路板,用户不可更换。更换或拆除电池的步骤如下:

  关闭电源,拆除射频端口上的螺母,拆卸仪器后盖,分离所有可见的数据排线,拆卸电路板上较大的螺丝(不可拆卸较小的螺丝)。用带钩的工具从远离射频端口的一端提起电路板,沿与射频端口相反的方向将射频端口退出外壳,移除电路板,即可看到电池。操作中注意保护数据排线和连接器。

  为保证续航时间,单节电池的容量应大于3200mAh。必须选用同一型号、相同批次的电池,在安装前确认4节电池电压相差小于50mV。电池质量必须优良,应选用知名厂商的正规合格产品。在正常使用中,仪器的温度可达60℃;如果在极限温度(55℃)下使用,电池的温度可能超过80℃,使用劣质电池将发生危险。4节电池要尽快安装到位,不能拖沓过久,避免因为一部分电池先接通导致不均衡。

  更换或拆除电池后,复装电路板,将电路板上的螺钉装回但不拧紧,装回并拧紧射频端口上的螺母,再拧紧电路板上的螺钉,连接数据排线,开机确认正常后,关闭后盖。

2.5、内部端口

  仪器内部有两个隐含端口,用于输入、输出参考时钟。拆开仪器后盖,在右下方即可看到。连接器为IPX。参考时钟频率为20MHz。


[修改于 6 个月前 - 2020-05-01 01:51:27]

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kcma(作者)
4楼

3、测量模式说明

  本章简要介绍设备的各种模式,以便你了解设备的全貌,在应用场景中做出正确的选择。后面的章节会介绍设备的基本操作逻辑,合适的模式与正确的操作相搭配,有助于快速解决现场问题。

  KC908有多种测量模式,除个别特殊情况外,设备只能工作于其中一种模式。MODE键是模式选择键,按键以后显示模式选择菜单,可以选择其中一种使用。模式选择菜单只有在按MODE键时才会显示。

  不同的配置和版本,能够选用的模式也不相同。默认包含频谱仪、接收机和信号源三种。

  各种模式只是适用于不同的需求,使最终的功能更适合应用场景。虽然基于一套硬件,但由于根据场景不同对驱动方法有所优选,性能可能略有差异。

3.1、频谱仪

  频谱仪是一种在频域上展示信号的仪器,显示的结果叫做频谱图。通常,用横坐标代表频率,用纵坐标代表幅度,物理意义是不同频率的信号幅度。

3.1.1、横坐标

  频率的单位是赫兹(Hz),表示每秒钟重复的次数,过去也称周/秒(C/s)。射频信号的频率往往比较大,因此常用更大的兆赫兹(MHz)和吉赫兹(GHz)单位。

频谱仪坐标.png

  KC908的横坐标采用线性刻度。如果最左侧的坐标代表0Hz,最右侧的坐标代表10GHz,那么中心就是5GHz。由于人们往往更关心中心频率,因此常用中心频率(center frequency,简称CENT、CF)和频率跨度(frequency span,简称SPAN)来设置仪器,后者简称频跨、频宽或扫宽。中心加减扫宽的一半,分别等于起始(最左)和结束(最右)频率。

  频谱模式可以设置很宽的SPAN,此时的频谱由FFT结果拼接而成。测量和拼接需要时间,SPAN越大,刷新一屏的时间越长。由于拼接的原因,调大KC908的RBW不能明显加快刷新速度。

3.1.2、纵坐标

  在频谱仪中,幅度可以指功率电压电流。频谱仪是负载式仪表,测量的是它的端口吃进的功率,或者端口上的电压、电流。这些参数显然与负载的大小有关。根据欧姆定律,如果负载的电阻(可以推广到阻抗)确定,那么,负载上的功率、电压、电流就是相互依存的,测量其中一个,就能知道另外两个。KC908的标称阻抗是50Ω,因此,不论显示功率、电压或电流,都能正确表示信号的幅度。在无线电测量中,常使用功率,偶尔使用电压,极少使用电流。KC908默认显示信号功率。

  功率的单位是瓦特(W),是一个线性单位。在无线电测量中,信号的幅度相距非常悬殊,可能一个信号只有1nW,而旁边的信号有1mW,相差100万倍。纵坐标采用线性刻度的话,如果希望用1mm高度来表示1nW的信号,那么1mW信号就有1千米高,世界上没有这么大的显示器。因此,通常把幅度转换为对数表示。

  KC908的纵坐标默认采用对数刻度。对数是比例关系。对于功率,60dB就代表106倍,也就是100万倍。既然是比例,就存在分母是谁的问题。在无线电测量中,如果表示功率,习惯用毫瓦(mW)为单位,以1mW作为分母,对应的对数是dBmW,简称dBm。1nW的功率,可以表示为-60dBm。如果用1个像素代表1dB,那么用60个像素就表示60dB,能够把两个悬殊很大的信号显示在一个频谱图中。

  以对数表示的幅度值,通常称为电平值

  仪器也可以显示线性幅度,在频谱仪的“配置”下的“单位”菜单中选择线性单位即可。

3.1.3、频率设置

  RF/CF按键用于设置频率,LEV按键用于设置幅度。

  RF/CF按键按下后会出现频率设置菜单,包含了CENT、SPAN、START(开始)、STOP(结束)四个选项。选中后可以用直接输入数值,也可以用旋钮微调。

  方便起见,由于频谱模式不存在AF(音频)设置项目,AF按键在这里充当SPAN键使用。

3.1.4、幅度设置

  LEV用于设置与幅度相关的各种参数,如参考电平、纵坐标分度、衰减量、增益、参考偏移量。

  频谱图顶部刻线代表的电平值,该值被称为参考电平(REF),这个名字沿袭自模拟时代示波管显示的频谱仪,需要从上往下数格子来阅读谱图。总之,它决定了频谱图能够装下的最高幅度。从原理来说,REF与仪器的衰减器、放大器联动,REF越大,衰减越大、增益越小。测量大的信号必须设置高REF,否则信号可能使设备过载甚至烧毁;测量小的信号应当设置低的REF,以获得较高的信噪比。修改参考电平可以使谱线上下移动。整个谱图内不允许任何谱线超出图框顶部。

  衰减和放大默认自动设置,设置的参数和特点见下一小节。如果对自动选择不满意,可以在菜单中改为手动。改为手动后,REF与衰减器、放大器不再联动,需谨防过载。

3.1.5、REF、AMP与灵敏度的关系

  下图是简化后的射频前端框图,忽略了所有的滤波器器。受整体架构约束,KC908采用高增益前级方案。在混频器或中频之前,有两级前置放大器。在6GHz以下,第一级可以旁路,最大增益40dB或45dB。对于6-12.4GHz,第二级可以旁路,最大增益40dB。在6GHz以下,两个端口的放大器排列完全相同;端口1(左侧)无6~15GHz接收。

放大器排列图2.png

  中频放大器的增益可以数控调整(仪器自动完成),范围是0~30dB。

  从以上介绍可知,ADC之前,最大可组合约70dB或75dB的放大器。考虑到电路和混频器有损耗,实际最大总增益为60dB左右。在6GHz以下频段,还有总共50dB的衰减器,在测量大信号或干扰严重时,除了旁路放大器,还需要开启衰减器。仪器根据参考电平(REF)的设置,自动选择合适的增益和衰减量——确保在信号幅度低于参考电平时,仪器不发生过载;在不发生过载的前提下,于灵敏度和抗干扰能力之间做出妥协。

  衰减器和LNA(可旁路者)还可以手动设置,按LEV键后,对应于菜单上的ATT和AMP选项。开启手动设置后,这两项的状态显示在频谱图的左上角区域。

频谱仪手动衰减.png

  仪器已经针对手持天线使用时的性能做出了权衡,在电磁环境较好的地方,应避免手动设置ATT和AMP。在电磁环境差,或者采用室外天线的时候,可以根据谱图的显示,适当组合REF、AT T和AMP的设置。采用手动设置时,REF仍然是有意义的,因为它与中频增益联动。在技术参数表中,给出了最高增益时的抗干扰能力。

  两个端口的抗干扰特点不同,通常使用右侧端口。只有在对抗干扰性能没有要求时,才使用左侧端口。

  所有的放大器、衰减器均已校准,配置变化后,仪器会自动修正读数。例如在某个频率,通过调整使总增益实际减少了25.8dB,仪器就会为原始数据加25.8dB,使得被测信号保持不变(前提是被测信号始终高于噪底)。但是噪底不会保持不变,因为仪器灵敏度降低了,噪底会明显提高。不过由于放大器产生的噪音也会相应地减少,所以噪底并不会精确提高25.8dB,而是略小一点。

  同理,关闭AMP或调大ATT并不能减少因为机内干扰导致的剩余响应,相反还可能由于失去了放大器噪声的掩盖而变得刺眼。

3.1.6、模式设置

  模式设置不同于模式选择。一但选择一种模式,模式设置菜单就是该模式下的顶层菜单了。频谱仪的模式设置菜单包含了端口选择、带宽、扫描参数、光标、轨迹、峰值表功能和基本配置等设置项目。

(1)带宽/扫描

  包含分辨率带宽、扫描时间、检波方式、触发方式等设置项目。

  分辨率带宽(RBW)又称分析带宽,原本是想表示一张谱图上,相距多远的两个信号能够被分辨出来,在扫描频谱仪上等效为中频滤波器的带宽。在FFT频谱仪中,傅里叶级数相邻两点本来就可以分辨两个不同的频率,因此某种意义上RBW与FFT的分辨率等价。但是单纯的做FFT是不够的。假设某个信号刚好位于相邻两点之间,可能导致左右两点的示数都比实际信号小,产生错误测量。为了解决这个问题,必须对数据进行加窗处理。可以不准确的理解为求取相邻若干点的计权总功率,把结果作为中心那个点的数据显示。这种操作会的代价是分辨率恶化。不同的窗形有不同的性能,考虑到习惯上使用高斯滤波器,KC908采用高斯窗。此时,RBW表示与之等效的中频滤波器的3dB带宽。

  作为一种简单的理解,可以认为,测量一个纯洁的单频信号,谱线本来应该是无限窄的,但在实际的频谱图上依然有一定的宽度。如果在低于顶峰3dB的地方测量谱线的宽度,这个宽度就是RBW。

  显然,RBW与SPAN、FFT点数和窗形有关,SPAN越小,FFT点数越多,RBW越小,分辨能力越强。如果FFT点数和窗形是确定的,RBW理论上只与SPAN有关。换言之,设定某个SPAN,就只有唯一的RBW。由于这样不方便实际使用,因此仪器默认采用当前SPAN下的最小RBW,同时允许在一个不大的范围内稍作手动调整,实际是调整FFT点数和窗形。

不同RBW的波形.png

  如果SPAN设置得较大,屏幕的分辨率会比RBW差,此时横坐标上的每个像素都将代表若干个本可以分辨开的频率。最坏的情况下,一个像素将代表相邻的上千个频率。此时需要确认如何“代表”,也称为检波方式。例如,自动峰值表示在显示屏的一列上打两个点,分别是最大值、最小值,然后用线段将两个点连起来。但光标读数时,读取最大点的频率和幅度。

(2)光标

  频谱仪有4个光标,在模式菜单上按下光标(MARKER)选项后,第一页菜单上有两个,其余在“更多”里面。开启的光标会用绿色菜单表示,当前激活的光标用红色菜单表示。光标本身以不同颜色区分。

  在软菜单上按某个光标键,如光标1(MARKER1),可进入到该光标的功能菜单,包括了查找峰值、把光标频率设为中心等功能。

  转到接收机,用途是切换到接收机模式,同时把光标频率设置为接收频率。

  自动寻峰功能开启后,光标会随时搜寻频谱图上的最高谱线。

  在频谱模式,MODU按键用于快速进入光标菜单。SHIFT+LEV键也可以快速进入光标菜单。

    图:频谱仪有四个光标,可以移动到不同的轨迹上,开启求差功能和场强计算

光标的使用.png

(3)轨迹

  该菜可以开启两条工作曲线(迹线A、迹线B),对曲线进行最大值、最小值保持等,主要用于比较频谱图和捕捉瞬间信号。

  迹线A和迹线B的REF设置可以不同,但频率等参数等同。

(4)峰值表

  该功能用于自动寻找频谱范围内的强信号,并列表显示。

  峰值表实际监视了由大到小的前100个峰值,本机只显示10个。峰值表只记录满足寻峰设置的频率,如果只有一个满足,那就只有一行数据。

  保存列表功能用于将峰值表保存到接收机,如果插有TF卡,会同时保存数表文件到TF卡。在接收机模式,可以调取保存的峰值表。

  需要注意,每次保存,都会清除上一次保存在接收机中的峰值列表,但不会删除TF卡中的文件(会存为新文件)。在接收机模式,可以读取TF卡中存储的峰值列表。

峰值表的调取.png

  峰值表的设置关系到是否查全、查准。在“寻峰设置”中有三个项目,说明如下:

  a、频率间隙

  表示两个峰之间至少需要间隔的频率。如果两个峰之间的间隔小于该设置,则只会查到其中先出现或较大的峰,后出现或较小的峰会从列表中删除。

  该设置主要是避免把同一个宽带多峰信号误判为多个信号,提高峰值列表的信息量。

  该值建议设置为稍小于被测频段的信道间隔。比如,对于12.5KHz间隔的对讲机通信来说,设为10kHz。具体设置可以根据使用场景灵活和掌握,如果设置得太小,列表上会出现相邻重复;如果设置得太大,会漏记信号。

    在记录过程中调整频率间隙,将删除已经记录的值中不符合条件的频率。

  b、幅度间隙

  表示相邻两个峰之间的凹谷至少要低于其中较低的峰多少dB,如果两个信号峰之间没有符合条件的低谷,仪器会认为他们其实属于一个信号。

  该功能主要用于防止将宽带信号,特别是平顶宽带信号(如CDMA)误记为多个信号。

  通常建议设置为6dB。如果有多峰调制信号导致较多重复,可以适当调大幅度间隙。但是幅度间隙不能比信噪比还高,比如在所有信号都很弱的时候,噪底距离峰顶都没有20dB,此时若设置为20dB,就只能记录到最大的一个峰了。

  在记录过程中调整幅度间隙,不会删除已经记录到的值。

  c、门限电平

  相当于“静噪”。只有高于该设置的信号才被记录,用于避免记录到不关心的小信号。在搜寻近处大信号时,通常建议设置为-40dBm。

  调整门限电平,会删除列表中不符合条件的记录。

(5)配置

  配置菜单中,端口切换用于选择仪器的端口(左侧或右侧端口)。按一下调换一次。

  天线增益用于设置外部天馈系统的总增益。正确设置后,在切换到场强单位(dBμV/m)时,仪器将计算得到分辨带宽内的实际场强。需注意其它单位下该设置不起作用,如果希望配置外置衰减器或放大器,应当通过LEV键进入,在“幅度偏移”中设置。

3.2、接收机/场强仪

  接收机是测定信号电平,对信号进行解调监听的仪器。接收机模式也能显示频谱,与频谱模式有四点主要区别:

(1)增益、衰减默认与频谱图的REF设置没有关系,是根据信号的强度,确切的说是根据整个采样带宽内的总功率自动进行设置的。当然也可以设置为与REF相关,或采用全手动设置。

(2)有电平或场强显示,测量带宽基于矩形滤波器,而不是频谱仪的高斯滤波器。

(3)有模拟解调功能(标配),解调频率等于频谱图的中心频率。

(4)频谱图的最大频率跨度为15MHz,为实时频谱,不再进行FFT结果的拼接。

  其它方面还有一些功能的不同,比如具有瀑布图、荧光显示等显示方式。

3.2.1、VFO

  VFO原指可变频率振荡器(Variable-Frequency Oscillator),在超外差接收机中是指本振,现在习惯用于表述接收机的频率自由可调模式(相对于频道模式)。KC908沿用这种称呼。

  设备有两个VFO,分别为VFOA和VFOB,两者的设置是相互独立的,在使用时可以任选其中一个。准备两个VFO的主要目地是方便快速的在两个需要监测的频率之间切换。两个VFO不能同时工作,尽管硬件原理上有这种可能。

  除了自由设定之外,在VFO模式也可以读取频道和频谱仪保存的峰值列表。

  为了照顾不同频率的设置习惯,不论VFOA或是VFOB,都将频率分成了若干小段。不同小段的大多数设置参数是独立的。当把频率切换到另一段时,将默认采用另一段的最后一次设置。未划入小段的频率,采用同一组设置。

  例如,你正在101.7MHz收听广播,采用了FM解调,200kHz解调带宽。而刚才是在8.350MHz接收通信信号,采用了USB解调,3kHz带宽。此时如果想回到刚才的状态,只需要把频率从101.7MHz调整至8.350MHz,仪器将自动设置解调方式为USB,带宽3kHz。

  音量、显示风格、端口选取等通常希望保持一致的设置参数,全局有效,切换频率时不自动调整。频跨、静噪、检波方式等与频段特点密切相关的设置,各段独立。

3.2.2、CHANNEL

  CHANNEL(简称CH)是指频道模式,通常也被简称为MR(MEMORY,存储模式)。KC908可以存储1000个频道,每个频道的大多数设置参数(包括端口)是相互独立的。但音量、显示风格等即时偏好设置与频道无关。

  在CH模式中,频率和设置参数依然可以自由调整,但属于临时性的调整。除非覆盖保存,否则下次使用同一个频道时,还是会调取原存储的值。在CH模式临时调整频率,不再区分小段。

  在CH模式,可以把频率和设置参数推送到VFO。

3.2.3、自动增益

  接收机具有从射频到音频的自动增益控制,为了避免设置项目名称的混淆,对于射频和中频,称为ALC(自动电平控制),对于音频,称为AGC。他们本质上都是根据射频或音频的信号强度,自动调整设备的增益。

  接收机前端具有30dB的可变衰减器(步进10dB),40dB的可变放大器(步进20dB)。中频具有30dB的可调放大器(步进10dB)。

  在频谱仪模式,这些放大器或衰减器的组合方式和取值,取决于参考电平的设置,总的增益可调范围达100dB。

  接收机不仅提供测量结果的显示,还提供音频。很多时候以听为主,以看为辅。加之接收机经常用于移动搜索信号,电平变化范围很大,这时再要求用户随时去调整参考电平,就很不方便。因此,在接收机模式,默认根据输入的大小,自动调整衰减器和中频放大器,但射频放大器(AMP)仍需手动设置;用户也可以强制指定接收机像频谱仪那样以参考电平为依据自动调整。

  调整的依据是整个采样带宽内的总电平。仪器不能只看接收频率上的信号强度,因为过载可能发生在解调带宽之外。如果接收频率上只有一个小信号,而旁边有一个很大的干扰,依然可能使仪器过载。当ADC收到的总功率电平过大时,仪器会试探性的减小增益,直到过载消除。当电平降低时,仪器又会加大增益,以便保持较高的灵敏度。为了避免信号快衰落引起增益震荡,滞回区间默认为20dB,在LEV-增益-跟随信号-滞回区间中设置。

 注  意 

  由于ALC的控制依据是整个采样带宽内的总电平,显示区域之外的信号变化也可能导致ALC动作,出现底噪频繁跳动。

  由于过载可能发生在ADC之前,仅仅根据采样电平来调整依然可能发生过载。除非在预选器后增加检波器,否则无法用ALC来消除这种过载。作为补充措施,KC908允许用户手动指定衰减或增益,对于没有指定的参数,依然进行自动调整。在电磁环境恶劣的地方,可以手动指定10dB或更大的衰减量,同时避免使用40dB档射频增益(AMP),保持其余部分为自动。

  仪器通过屏幕上方ATT和AMP数值颜色不同,提示该项目当前处于手动模式还是自动模式。金黄色表示处于自动模式。

  增益调整后,仪器会自动修正读数。在出厂前,已经记录了每级放大器或衰减器在覆盖频段内的实测参数,用于修正读数。

  采用ALC时,REF设置仅仅关系到显示区域的纵坐标取值,进而关系到曲线的位置。瀑布图的配色与REF联动,不能单独为其设置起止电平。仪器如果自动调整了增益,谱图图上可能出现配色的突然变化。

  音频AGC默认为开启状态,使音频总功率调整到音量设置的大小,此时如果没有信号,不论采用何种解调方式,都会听到较大的噪音。音频AGC的时间常数默认为1s。

3.2.4、电平/场强

  电平显示于右上角。电平与频谱图上的光标不同,它显示的是解调带宽内的总功率。按MODU键,进入解调设置中,找到“解调带宽”选项,进入后即可调整。解调信号由矩形滤波器提取,即使解调带宽与RBW相同,电平读数也可能与光标不同。

  设置单位为dBμV/m或dBW/m2,同时正确设定天线增益,仪器可以计算出场强并显示在右上角。

3.2.5、电平音

  接收机具有电平音(LEVEL TONE)功能,即用音调的高低表示信号电平的大小,换句话说,音调高低服从于电平读数。

  但是,电平可能的变化范围非常大(通常达到140dB以上),如果用音调表示这么大的范围,几乎无法反映任何细节。因此必须缩小电平音的表示范围,KC908的表示范围是40dB。开启电平音以后,应当正确设置电平中心点。电平在中心点上下各20dB变化时,音调会发生显著的变化,其变化范围已经接近扬声器能够响应的极限。电平比中心点低20dB后,仍然会略有变化。

图:在徒步搜索时,把电平音中心点设置得与当前电平读数接近,有利于听到明显变化。

电平音的设置.png

  电平中心点可使用下方旋钮调整。按压旋钮,听到三短提示音,即表明旋钮已经切换为电平中心点调整功能。

3.2.6、静噪器、降噪器

  KC908具有静噪功能,以便在没有信号或信号不符合特定条件时,关闭声音输出,避免噪声污染。

  标配静噪器分为:电平静噪、话音静噪、连续亚音频静噪(CTS)、数字静噪(DCS)四种。

  电平静噪:当信号电平小于设定值时,关闭声音。信号电平大于设定值时,启动声音。电平静噪采用滞回比较,滞回区间默认为2dB。静噪电平的设定值用绿色横线在谱图中指示。

  话音静噪:对音频进行分析,如果判断其非噪音分量较大,启动声音。如果判断其为噪音,关闭声音。由于准确判断是否话音非常困难,该静噪器是负面静噪器,主要检测噪音,应配合电平静噪使用。如果信号电平高于电平静噪设定值10dB,不论话音静噪做出何种判断,均开启声音。

  CTS和DTS都是根据低于扬声器响应频率的“亚音频”范围内调制的特定信号或数据来判断是否开启声音。被测信号必须有满足规则的亚音频调制才能工作。

  静噪器开启声音输出时,屏幕上方的扬声器图标闪烁。

  降噪器通过数学方法降低音频中的白噪声,使声音清晰。为了减少失真,降噪器的作用轻微。如果需要外送音频进行测试,应当关闭降噪器。

  电平音、静噪器等音频相关功能,都可以通过按AF键进入菜单设置。

3.3、简易信号源

  信号源功能可以输出等幅、调幅、调频、调相信号。端口2(右侧)支持100MHz~6GHz频率,端口1(左侧)支持10KHz~15GHz频率。信号源没有ALC,能够输出的最大幅度随着频率不同而不同。仪器出厂时已经校准最大幅度的显示值,按最大幅度输出时,准确度良好。如果减小幅度,从最大输出开始减小的前30dB,准确度尚可。继续减小则准确度不佳,误差可能超过6dB。

  对左侧端口而言,10kHz~1GHz信号由混频产生,有严格的低通滤波器,比较纯净。6~12.4GHz为混频产生,有简单的滤波器,信号中混有本振等强杂波,使用时需要留意其影响。

  两个端口都可以输出较小的信号,右侧端口尤其小。外接至少30dB的功率衰减器后,可以用于电台灵敏度测试。左侧端口可以输出较大的幅度,在6GHz以下通常可以达到10dBm,6GHz以上通常可达0dBm。但是左侧端口的最低幅度较大,如需用于灵敏度测试,需要外接至少50dB的衰减器。如前文所述,输出小信号时准确度不佳,使用时应加以留意,建议仅用于相对比较。


[修改于 5 个月前 - 2020-06-02 19:38:28]

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kcma(作者)
5楼

4、测试准备

  KC908具有两个射频输入/输出通道,有频谱、场强等多种功能,根据测试需求的不同,准备的内容也有所区别。

4.1、电量和充电

  测试任务执行前应检查电池电量,位于显示屏右上角。如果电池电压在8.2V以上,则处于满电状态。电压低于7.0V,可用时间已不足半个小时,务必为仪器充电。

  使用不同的功能,电池的消耗速度不同。电池充满后的频谱和接收机的典型续航时间如下表所示。

功能名称

频率范围

设置项目

续航时间

频谱仪

接收机

5kHz-500MHz

放大器-自动(AMP AUTO

4h

放大器-关闭(AMP OFF

4.5h

500MHz-6GHz

放大器-自动(AMP AUTO

5h

放大器-关闭(AMP OFF

5.5h

6GHz

放大器-自动(AMP AUTO

4h

放大器-关闭(AMP OFF

4.5h

*续航时间仅供参考,部分功能为选配,请以设备为准。

  如果需要长时间工作,需准备充电器或外置电池包。外置电池包可以自制,输出电压12~16.8V为宜,对应于4节锂电池串联。每60Wh电量可延长一倍使用时间。使用带快充功能的“充电宝”也是可行的。

  使用原配的充电器,通过12V充电口充电,充电电流约1.8A,充满约需3小时。使用USB充电器充电时,需要的时间与充电器的输出能力有关。对于5V1A的充电器,通常需要15小时;对于5V2A的充电器,通常10小时。快充协议兼容的充电器有可能以更短的时间充电。仪器会对电压和电流进行测量,以便分析充电器的特点,从而合理调整充电电流。即使标称参数相同的两只充电器,充电时间也可能很不相同。此外,充电线的长度和品质会对充电时间造成影响。

  12V(13.8V)标准的汽车电源,如汽车蓄电池、车载电台电源、汽车点烟器等,可以直接为仪器充电。在汽车上充电时,充电线路中应当串有2A保险丝。在紧急情况下,12V交流电源也可以短暂的用于充电。

  电池电压低于6.5V时,仪器会发出低电量警告,并且在一分钟后自动关机。在关机之前,如果有操作,将重新计时。自动关机后,还可以短暂的开机使用。

  如果电压继续降低到6.0V以下,为了保护电池,仪器将彻底断电,除非充电,否则无法再次开机。

4.2、连接器

  仪器采用内径2.92mm的射频插座,兼容SMA标准(以下仍称为SMA)。射频插座已经严密加固,但插座的结构决定了不能承受较大的力。用户需要了解,连接器的外壳十分坚硬,但是芯盒极为脆弱。导致损坏的主要原因是芯盒发生了从外面无法看到的晃动。在选用连接器(转接头)时,应注意以下原则:

  (1)不宜直接将SMA转成更大的连接器。例如,需要转N型时,必须在SMA接头和N接头之间采用柔软连接线,不宜使用SMA/N转接头。

  (2)在SMA接头之间互相转换,或者转为更小的接头,应使用短小的转接头,长度不得超过50mm,否则应使用柔软电缆过渡。长的接头会显著增大力臂,容易撬坏射频插座。

  (3)应当使用直型转接头,不宜使用弯头。弯头如果凸出仪器外廓,仪器意外倾倒时,会撬坏射频插座。

  (4)使用50Ω的SMA连接器或2.92连接器。某些厂商的3.5mm连接器有撑坏芯盒的可能。

  (5)应使用品质良好的插头,安装时只旋转螺套,避免整体旋转。按压插头主体并拧紧螺套,使界面紧密结合。插头要装紧以后再使用,勿使晃动,否则容易撬坏芯盒或使芯盒松动,直接导致插座与电路板接触不良。当直接连接天线时应特别注意天线的品质且不可摇晃。许多低质量的天线在弯曲时,外壳虽然稳固,但芯针会撬动,严重威胁连接器的安全。

4.3、天线

4.3.1、室外天线

  选用室外天线应注意防雷、防静电,直流接地的天线相对比较安全。连接大尺寸短波天线时,应先泄放静电,特别是大风天气时。

  在电磁环境复杂的地方,应尽量使用窄带天线。在城市中,宽带室外天线收到的总射频功率比较大,往往可达0dBm以上。这种情况下,仪器的前级阻塞,会导致底噪剧烈升高,同时有用信号降低。可以通过提高参考电平使得衰减器动作、放大器自动关闭。也可以手动开启衰减器、手动关闭放大器。2端口(右侧)的抗干扰能力优于1端口(左侧),应尽量使用2端口。

  必要时,在仪器与室外天线之间串联适当的滤波器。

4.3.2、手持天线

  移动操作时,应选择合适频段和增益的手持天线,此外主要注意天线与仪器的隔离以及射频端口的受力。

  为了提高用电效率、缩小体积,仪器内部有多个高性能开关电源。虽经加抖(Dither)、屏蔽等措施,依然会产生少量高频辐射。尽管比相关EMI标准低得多,这些辐射依然明显超过了KC908的灵敏度。如果用天线指向自己,那么KC908将被自己的EMI干扰。

  这些辐射绝大多数只能先漏到仪器外面,再通过天线形成干扰,并非从仪器内部传播。未接天线时,在频谱上只能看到来自数字电路的较小的残余响应,不会出现电源干扰。因此,做好天线的隔离是降低干扰的主要途径 。

  (1)尽量选择平衡天线。非平衡天线可能使仪器外壳参与辐射/接收,加重干扰。

  (2)避免采用加感天线,特别是电感位于天线根部者。电感线圈对磁场敏感,会加重干扰。径向螺旋天线(弹簧天线)尤其严重。

  (3)天线的接收/辐射方向不能指向仪器,而应平行或远离,如下图所示。

天线方向图.png

天线方向图2.png

  (4)天线柄的根部应当坚固,柔软的天线柄很容易导致芯针晃动,撬坏射频端口。

  (5)测向搜索时应使用软馈线连接手持天线,天线勿与身体捆缚,避免奔跑中受伤或损坏连接器。

  (6)如果需要测定场强,需要准备增益已知的天线,并且把增益输入仪器。

4.4、握持和携带

  KC908设计为双手合作操作。操作键盘时,双手握住仪器,用拇指操作。操作旋钮时,右手握住仪器右部,左手拇指拨动旋钮。用肩带挂载时,可以单手操作旋钮。

  仪器的顶部、底部均有挂耳用于安装肩带。每个肩带孔都可以承受整个仪器的重量,每孔设计极限拉力是100N。新肩带的拉断拉力实测均值为550N。

  肩带孔狭小,而肩带比较厚实。安装肩带时,可以用镊子等小工具协助穿线,也可以先用手指给线头赋形,使其略微弯曲,以便滑出肩带孔。

  建议采用两个下方挂耳,使仪器呈现“倒挂”状态。使用时,将肩带挂在脖子上,仪器位于腹部前面,显示屏向外。此时把仪器拿起,面板正好面向自己。

  如果采用上方两个挂耳,佩戴时显示屏应当向内。采用这种方式时如果跌倒,身体很容易被仪器上连接的天线捅刺,因此不推荐。上方挂耳只适用于习惯于手提和斜跨携带仪器的用户。

  在需要奔跑时,应采用底部挂耳安装肩带,斜跨携带。

  仪器完全不防水,硅胶护套(如有)并不能提升防水性能。若可能淋雨或涉水,应事先用防水塑料袋密封。两个旋钮的功能均可以通过键盘操作替代,因此不必考虑露出旋钮。如果不可避免淋水,应立即关机,将仪器保持左侧面板(旋钮一侧)向下竖直放置。一旦进水,应立即将左侧面板向下轻轻甩出积水,并放置在安全的地方自然晾干,当心电池着火爆裂。

  盖板螺丝必须齐全且紧固。肩带可能缓慢的滑脱,应经常检查。登高作业时,应当使用牢固的吊绳穿过至少两个肩带孔来挂载仪器,严防坠落。

4.5、了解测试对象,避免损坏仪器

  估测被测对象的情况,采取充分措施将输入控制在安全范围,避免烧坏仪器。

  (1)要确保天线和被测对象的绝缘,避免接触被测对象。

  (2)使用较长的天线时,特别是短波天线时,要提防低频电磁感应。仪器在1MHz以下的耐受功率有所下降,10KHz时几dBm的输入就可能导致损坏。

  (3)切勿过分靠近发射台。用普通手持电台紧贴接收天线发射,可能感应出1W的功率。即使相距几十厘米,仍有可能损坏仪器。

  (4)闭路测试时,对于直流电压、信号大小、噪音高低、有无静电等要做充分预估。尽管端口可以耐受15V直流电压,但接触不良导致频繁通断,或者直流电压本身不稳定(相当于交流),都可能冲击仪器前级,导致烧毁。

  不同的REF,仪器的功率耐受能力是不同的,当REF较低时,13dBm就可能发生损坏(1MHz以下按0dBm考虑)。注意这是总功率电平,不仅仅是被观测的信号。

  (5)若存在风险或不清楚风险,应采用隔直、衰减、滤波等手段予以保护,并在接通测试电路之前,将仪器的参考电平设为最大(20dBm)。

[修改于 8 个月前 - 2020-02-24 22:55:09]

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kcma(作者)
6楼

5、操作指南

  KC908的功能较多,但是操作步骤以清晰明确为原则,并不刻意追求菜单精简。为了提高易用性,设计人员以“上手即会”,“无需阅读操作指南”为目标,对人机交互逻辑进行了严密设计。具备射频测量基本知识的人,通常只需要玩上半个钟头,就能熟练使用。

  本手册保持KC风格,默认用户是专业的,主要介绍操作的逻辑规律和“不显然”的地方。至于菜单结构之类,看仪器屏幕显然比读手册直观,这里就不脱了裤子放屁了。

5.1、开关机

  键盘左下角的POWER键用于开关机,RST键用于硬重启。

  POWER键需要长按半秒才生效。

  关机时,仪器会保存设置参数。开机时,默认恢复上次关机时的状态。

  RST键被按下后,仪器会被彻底断电,松开后恢复供电并开机。由于是直接断电,尚未保存的设置参数会丢失,但是不会擦除已经保存的设置。键盘上的RST键并不能恢复出厂设置,如许恢复出厂默认设置,需要在FUNC菜单中操作。

  仪器有自动关机功能,在FUNC菜单下设置。

 FUNC按键→系统设置→定时关机 

  例如设置为30min,那么连续30分钟无操作,就会自动关机。如果进行了任何操作,将重新计时。

  如果想关闭定时关机功能,请输入“0”或用旋钮将时间调短,直到显示“OFF”。

  自动关机时会保存设置。

5.2、一般操作习惯

5.2.1、一级功能

  在一级功能中,除RUN/SOTP(运行/停止)按键外,KC908主要有三种操作逻辑:

  (1)菜单→选择→输入(或设置)→确认(或放弃)

  例如设置中心频率:先按下RF/CF键,出现频率设置菜单,菜单中有三项: 中心频率、扫宽、分辨率带宽。按下中心频率键,激活数字输入。输入频率,按ENTER键或者适当的单位键确认。

  (2)菜单→开启(或关闭)

  例如开启静噪功能:按下AF键,选择静噪,选择电平静噪,此时按开/关键,即可在开或者关之间切换。

  (3)菜单→执行

  例如缩小步进频率:在频率等数值的设置菜单中,按下÷10键,步进缩小10倍。重复按÷10键,重复执行缩小10倍的操作。

5.2.2、二级功能

  二级功能(使用SHIFT+按键调出的功能)的操作逻辑主要分为两类:

  (1)快捷的调出设置菜单,随后的操作与一级功能相同。

  例如使用SHIFT+LEV,快捷调出光标菜单。

  (2)快捷的开关功能,或者快捷的在几种常用参数之间切换。

  例如使用SHIFT+4,快捷的切换屏幕亮度(重复操作,在几种常见选择中循环切换,如10%、30%、70%、100%)。

5.2.3、输入错误时

  涉及数值输入的功能,如果输错了,不按ENTER键,再次激活输入,相当于恢复原值。例如频率输错了,在确认前按RF/CF键,会清除输入,恢复原值。

  对于可能输入较长数值的项目,通常会在软菜单上出现回删(DELET)按钮,每按一次删除一位。

  选择性项目一旦按下立即生效。例如设置ATT,按了20,就立即设为20dB。如果按错了,请重新设置一次。

5.2.4、MODE键

  MODE键用于切换仪器的测量模式,属常用键。不论在什么状态,按下MODE键,都显示仪器的测量模式菜单或者当前模式的主菜单,重复按MODE键,会在上述两个菜单之间循环。

5.2.5、FUNC键

  这是系统设置按键,更准确的说法是CONFIG(设置、配置),只是为了延续习惯而采用FUNC标识。

  按下FUNC键以后会弹出设置菜单,该菜单需要使用左右键(+和-键)来移动光标位置,用ENTER键选中。类似这样的设置菜单在其它功能中也会遇到。

5.2.6、旋钮的功能

  仪器左侧有两个旋钮,其中靠近充电口的旋钮是功能旋钮,另一个是音频控制旋钮。

  转动功能旋钮与按键盘上的+、-按键具有相同的作用。能够用旋钮转动调整的项目,也可以用键盘上的+、-键来调整。旋钮可以按压,一般情况下,按下旋钮,相当于按下ENTER键。

  音频控制旋钮可以调整音量、静噪、电平提示音中心点等。具体的调整项目与设置有关,比如未开启静噪时,就不能用于调整静噪。按压音频控制旋钮,可以在这些用途之间切换。按键后的提示音,如果短鸣1声,说明此时旋钮用于调整音量;短鸣2声提示调整静噪;短鸣3声提示调整电平音中心点。

5.2.7、锁定

  操作SHIFT+ENTER按键,可以锁定或者解锁仪器,避免误触。锁定功能有多种配置,在FUNC→本机设置处设置。

  (1)完全锁定(ALL)。所有按键和旋钮都被锁定(只有电源和解锁键有效)。

  (2)锁定键盘和旋钮(MOST)。所有按键和旋钮都被锁定,但是SHIFT键有效,且部分二级功能有效。锁定后依然有效的二级功能均属于简单的开关、档位功能,例如液晶屏亮度,是否开启录音等,不包括那些复杂的,需要再按其它键才能完成的操作。

  (3)锁定键盘和功能旋钮(MODERATE),部分二级功能和音频控制旋钮有效。(这是恢复出厂设置时的默认设置)

  (4)只锁定键盘(LIGHT),所有旋钮有效。

  (5)只锁定旋钮(KNOB),两个旋钮都会被锁定。

  用电源键重启后,锁定设置依然有效,用RST重启会解除锁定。

5.2.8、定制参数

  为了便于快速设定,有些参数提供了选项。例如解调带宽,提供了150Hz直到300KHz的若干个选项供用户选择,但是仪器其实支持“连续可调”。比如支持3.3KHz的解调带宽。在调出参数选择界面时,如果看到定制(Custom)选项,则说明支持连续可调。选择Custom,键入数字,选择单位即可。

  已经输入的数字会被暂存,再次使用“定制”时,预置上次输入的定制参数。

5.3、完整操作流程

  本节通过几种常用的测试过程举例讲解操作流程和这些操作的意义,其余流程可在此基础上举一反三。

5.3.1、解调声音和测定场强

  (1)明确测试意图以及被测信号的频率、带宽、调制方式。例如,调频立体声广播,调制方式为FM,带宽通常为250KHz。

  不同的测试意图可能对应不同的参数选择。对于调频广播而言,为了准确测定场强,应当采用标称带宽,或者依据测试标准而定,通常是200kHz或250kHz。若带宽选择错误,要么带宽以外的能量不能被检测,场强读数会偏小,要么会把带外干扰也算上,读数偏大。如果是以监听为主大致看看场强,可以适当缩小带宽,比如选择120或150KHz。在监听时,重要的是能听清楚,选择尚未发生明显失真的最小带宽,可以降低噪音、改善监听效果。

  (2)选择端口,连接测试天线。为了得到准确的场强,必须采用已知增益的天线。若以测向为主,天线应当有明显的方向性,或者有尖锐的零点。如果以监听为主,天线就可以随意一些。

  仪器有两个端口,性能不同,接收时通常使用右侧端口。下图是左右两个端口的预选器布置图。

预选器分布图.png

  确定使用的端口后,将天线接在相应的端口上。

  (3)按POWER键半秒,仪器发出启动提示音,等待仪器启动。查看显示屏左上角是否处于接收机模式(Receiver)。如果不在该模式,按MODE键,选择接收机(Receiver)

  (4)查看端口指示是否为选定的端口(这里使用右侧端口)。如果不是,在软菜单上按端口(PORT)选项,设置为右侧端口。如果没有看到端口选项,重复按MODE键,直到出现模式主菜单,按翻页键(More),翻到第二页。选中的端口会亮灯,在显示屏上方亦有指示。

底部菜单.png

  (5)如果仪器未处于运行状态,在需要时按RUN/STOP键,使仪器运行。

显示屏顶部应当调整为下图所指的三个状态。

顶部设置项目.png

  (6)查看仪器的频率(F,可设定项目通常为白字蓝绿色底),如果不是所需,则需要设定。

  若曾经把待测频率存储为频道,可以调取频道,通过模式主菜单上的频道(CHANNEL)选项进入。调取频道后,显示C通道。

  如果不想从频道中调取,查看是否为A或者B通道。如果不是,在当前模式主菜单上按VFO选项,任选VFOA或者VFOB,这里选择VFOB。A、B通道的设置是独立的,用户可以分别设置为不同的频率,在需要时快速切换。

  按RF/CF键,用数字键盘输入需要的频率,比如94,选择MHz单位。也可以按ENTER键,则默认为MHz单位。

  (7)观看曲线的位置,如果顶部超出显示区域,应增大参考电平(REF);如果曲线顶部距离显示区域区域上方还很远,或者底部超出了显示区域,可以酌情减小参考电平。在增益跟随参考时,参考电平越小,接收灵敏度越高,抗干扰能力越差。

  参考电平及所有其它关系到信号强度的设置,均在LEVEL菜单中。按LEV键进入,然后输入数字,在软菜单上选择符号,用ENTER键确认。也可以用旋钮或左右键(+、-)调整。

  虽然曲线没有顶格,但是底噪却很高,信号形状也不正常,则可能是接收机被强干扰所阻塞。干扰可能位于频谱范围之外,在显示屏上无法直接观察到。遇到这种情况,可继续提高REF或设置为增益跟随信号(ALC),也可以手动增加衰减(ATT)或减少增益(AMP)。选项均在LEV菜单中。

  (8)设置适当的频谱宽度(SPAN),按RF/CF键以后就能看到该选项。宽度越小,频谱分辨率越高,底噪越低,抗干扰性能也会略好。在满足需要的情况下,宽度越小越好。不过,小带宽下频谱的噪底极低,可能使设备的剩余响应(俗称叫点)变得相当刺眼。

  (9)通常频谱图采用峰值检波器(Peak),设置入口位于模式主菜单的第二页。除非特别关心频谱图(比如使用光标读数),不用调整该项目。

中上部设置项目.png

  (10)按MODU键进入解调设置菜单。电平测量参数的设定也在这个菜单中。

  首先设定解调。在MODU菜单,选择解调(DEMOD)选项,用旋钮或者左右键调整。例如测量调频广播时,应当设置为FM。

  然后设定解调带宽。在MODU菜单中,选择解调带宽(DEMOD BW),用旋钮或者左右键调整。如果列表中没有所需带宽,选择自定义(CUSTOM)选项,用键盘输入。解调带宽同时是电平表的检波带宽。

  频谱图上的高亮区域表示解调带宽。在解调带宽设置模式可以开启/关闭高亮指示。如果发现被测信号远比高亮区域宽或者窄,可以适当调整解调带宽。

解调带宽指示.png

  在MODU菜单中,检波方式(DETECTOR)用于设定电平表的检波方式。如果只是随便看看电平/场强大小,可以不管该项目。如果需要准确测定场强,应根据被测信号调制方式的不同(或者依据相关标准),选择合适的检波方式。

  (11)按AF键进入音频调整,把声音调到适当。该菜单有音量、静噪、电平音、音频带宽、电报音调、音频自动增益、静音等与声音有关的选项。也可以用左下方的旋钮调节音量。如果开启了电平静噪或者电平音功能,那么可以通过按压旋钮,切换调节的对象。

  (12)在模式主菜单的第三页找到单位(UNIT)选项。进入后,选择合适的单位。如果需要直接显示场强,需选择dBμV/m。在LEV菜单中找到天线增益(ANT GAIN),把天线增益告诉仪器,仪器就可以算出场强。

  解调参数在显示屏的中部信息栏上显示。

中部显示项目.png

  (13)调整天线,找到场强最大的位置和指向,从仪器上读数。用SHIFT+1保存截图。

  (14)根据测试标准的要求采用累计功能(选件),该功能入口在模式主菜单中。累计功能的“累计方式”中,也有峰值、平均值等选项,这是在仪器本身的检波之后再进行一次检波。例如,在MODU菜单中已经设置为平均值检波,而在累计方式菜单中设置为峰值,则仪器在若干平均值读数中挑选峰值。累计的时间可以设定,例如在电磁辐射标准中,通常为360s(6分钟)。

  (15)如果经常用到上述设置,应把它存为频道。在模式主菜单中按下VFO选项,进入VFO菜单,然后按下保存(SAVE),调出频道存储界面。选择需要保存的频道编号(默认为最小的空闲编号),点击保存。

  (16)测试完成后可以长按POWER键直接关机,下次开机时会恢复到关机前的设置状态。

5.3.2、检索测定近处发射源

  在技术工作中,有时会遇到明知附近有发射源,需要测定它的频率的情况。比如在公共场所发现有人使用对讲机进行联络,需要立即测定联络的频率并尝试解调语音。过去这个工作主要依赖频率计完成,叫做“搜索接收机”,在搜索模式,它实际上是频率计伺服的接收机。但是频率计的灵敏度较低且容易受到不关心的发射源(例如移动通信基站)的干扰。使用KC908的频谱仪模式能兼顾速度、灵敏度、抗干扰和频率测定精度的需求,取得较好的综合效果。

  (1)装好天线,开机,通过MODE菜单进入频谱模式(SPECTURM)。通过CENT键进入频率设置。以本节预设的场景为例,通常对讲机工作在300-500MHz频段,可把中心(CENTER)设置为400MHz,扫宽(SPAN)设置为200MHz。也可以用开始(STRAT)、结束(STOP)选项,设置为300-500MHz。

  (2)近处信号通常比较强,应当降低仪器灵敏度。按LEV键,然后将REF设定为0dBm或更高。

  (3)若打算人工观察频谱来确定发射源频率,可以使用光标功能。按MODU键进入光标菜单,按M1,调出光标M1并进入该光标的功能菜单。找到更多(MORE)选项,进入,选择自动寻峰(AUTO Peaking)。然后按返回(BACK)键回到光标M1的功能菜单。

  (4)把手指放在转到接收机(TO RECEIVER)选项处,注意观察曲线。可以看到,光标会随时自动查找最大峰值。

  (5)由于距离近,感兴趣的发射源通常很强,在距离几十米时,往往能达到-30dBm水平。如果是用频率计能够检测的信号,则可能达到-20dBm以上强度。发现这样强的窄带信号从频谱上冒出来后,立即按下转到接收机(TO RECEIVER)按钮,把该频率设置到接收机。观察接收机的频谱显示,微调频率使信号居中,然后调整接收机的设置来解调解信号。

  (6)若希望设备自动的记录一段时间以来的强信号,需要用到峰值列表(PEAK TABLE)功能。该功能入口在模式主菜单上。进入后,按开关(ON/OFF)键开启功能,即可看到列表。如果还需要人工观察频谱,可以使用隐藏(HIDDEN)功能将列表消除,此时记录仍在后台运行。再次按隐藏(HIDDEN)键,列表会重新显示。

  (7)必要时,找到寻峰设置(SEARCH SET)选项,设定频率间隙(FREQ GAP)、幅度间隙(LEV GAP)、门限电平(Threshold)等参数。频率间隙按照信道间隔的一半设置,比如12.5KHz;幅度间隙宜设置为5dB或以上值;门限电平宜设置为-30dBm(若用¼波长鞭状天线,大约相当于1W功率的对讲机距离50m以内)。

  (8)一段时间后,查看峰值列表,判断是否抓到感兴趣的信号。如果列表中已经包含了可疑信号,可以按软菜单上的保存键保存列表。

  保存的列表会存入TF卡(如有)和VFO临时频率表中。在接收机模式,进入VFO,选择读取列表,然后用旋钮或者左右键移动备选频率,这就对应着刚才保存的前100大信号。对于感兴趣的频率,可以把它另存至频道列表。

  如果再次使用峰值列表并保存,临时频率表的数据将被刷新。

  (9)也可以直接在峰值列表上选中感兴趣的频率,然后转到接收机。此时将转到VFOB,B通道原有频率将被清除,而其它设置照旧。这种方法的不足是如果要重选频率,则需要重新进入峰值列表功能去操作。

(网页版手册会根据用户的提问,随时增加操作方法举例)

[修改于 5 个月前 - 2020-06-02 19:41:55]

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2020-02-24 04:10:50
kcma(作者)
7楼

6、常见问题

  本章主要解答使用中常遇到的问题,但不包括常识性问题。

6.1、在接收机模式,为什么频谱的示数和场强读数不一致?

  对于KC908而言,电平值(场强值)是解调带宽内的总能量。频谱是能量在频域的分布情况,频谱曲线上的每一个点,大约代表分辨带宽(RBW)内的能量。

  换句话说,频谱上每个点代表的带宽,与电平读数的检测带宽可能根本不同,并且在两个不同的菜单中设置。带宽不同,收集到的能量不同,读数必然不同。

  对于窄带信号,比如无调制的载波,频谱的读数和电平读数非常接近。对于宽带信号(如CDMA信号),频谱的读数和电平读数可能很不相同,取决于两者的带宽设置。如果把频谱的RBW和解调带宽(DEMODU BW)设置得完全一样,那么两个读数就是基本一样的。当然可能还是有一点微小的不同,这是因为频谱仪采用高斯滤波器(以满足某些标准),而解调采用矩形滤波器,他们的通带形状差异很大。

检波器的不同.png

  对于宽带信号,分辨率带宽或者解调带宽设置得越大,对应的读数就越大。

  频谱和电平的检波方式可以分别设置,如果检波方式设置得不同,读数也会不同。

6.2、为什么有时频谱比电平静噪门限低,静噪却开启了?

  与上一节的原因一样。电平静噪的依据,是电平(场强)数据。频谱分辨带宽通常比解调带宽窄,因而高度会经常性的低于电平值。由于频谱图上标注静噪提示线时,仍然按照静噪的设置值显示,所以会出现频谱比指示线低,静噪却开启的情况。

  解调带宽越大,这种差别越大。在设置静噪时,请留意电平读数。

6.3、为什么频谱宽度(SPAN)很小的时候,刷新速度很慢?

  KC908的频谱分辨率与SPAN是绑定的。SPAN越小,分辨率(RBW)越小。比如,当SPAN=1KHz时,分辨率为1Hz。要测得1Hz的频率,总是需要时间的,1Hz频率的周期就长达1秒。FFT的原理也决定了,要想提高频率分辨率,要么需要更多的采样点,要么需要更低的带宽。更多的采样点就需要更多的时间,在采样点一定的情况下,带宽越低,数据就越慢,收集采样点同样需要更长的时间。

  对于扫描频谱而言,RBW越小,分辨率滤波器的带宽就越小,信号通过它所需要的时间就越长。比如一个标称带宽1Hz的滤波器,如果信号能够在0.5秒内通过它,那么它就能通过至少2Hz的信号,显然与带宽矛盾。实际上滤波器的响应时间还会更长。在高分辨率时,FFT频谱已经比扫描频谱快得多了。

6.4、镜像干扰出现在什么地方

  在0~500MHz和6GHz~15GHz范围内,可能存在两种镜像干扰,即第一混频器的镜像干扰和第二镜像干扰。第一中频的频率约为2.65GHz,镜像干扰点距离观测频率点5.3GHz左右,镜像干扰的大小取决于预选器的性能。

  在0~500MHz频率范围采用高本振,可能出现5.3GHz~5.8GHz的镜像,通常比真信号低60dB以上。由于低频天线在高频的性能往往不好,还能带来更多的镜像抑制,故这部分镜像干扰影响不大。

  6GHz以上采用低本振,不同频率出现的镜像干扰不同。

  低于10GHz时,0-4.7GHz范围内的信号可能成为镜像干扰。但此频段有严格的预选器,至少提供60dB镜像抑制。

  在10~12.4GHz,镜像抑制度会随着频率的升高而迅速下降,大约在11GHz处降到0。如果频率继续升高,还可能略有镜像增益。

  在12.4-15GHz,仪器采用2次谐波混频,对基波没有进行处理。因此,不但可能出现本振的镜像干扰,还可能出现基波混频的干扰,这些干扰往往比真信号还大。

  可以通过调整中心频率,观察谱线移动的方向和速度来初步鉴别信号是否为真。比如提高中心频率,真信号会往谱图左侧跑,但镜像会往谱图右侧跑。真信号移动的速度等于中心频率移动的速度,而基波混频引起的假信号往往只有一半的移动速度。

  第二镜像干扰是零中频接收机固有的,抑制度通常可达60dB,有时会下降到40dB水平。第二镜像往往距离真信号很近,典型距离是6~31MHz,但在小SPAN时,距离会变得更近,最小可达1MHz左右。

  在500MHz~6GHz范围内,通常只出现零中频接收机的镜像干扰,特点与上述第二镜像干扰相同。

  用于10GHz以上频率时,建议外加预选器。

6.5、除了镜像干扰,其它干扰的情况如何?

  除了镜像干扰之外,高次谐波、互调等也会产生假响应,通常在-60dBc以下。但是在实际使用时,由于进入接收机的总能量很大,前置放大器的工作条件不佳,可能劣于该值。需要注意,KC908的前置低噪放随时处于工作状态,人工关闭放大(按LEV键,在AMP菜单中设置)或设置较高REF,也只是将前置低噪放的增益大幅降低,因此出现假信号的可能性总体来说比直怼混频器的传统频谱仪大。

  当然,由于有预选器,情况比传统频谱仪开前置放大器时要好。这是在高灵敏度和抗干扰之间取的折衷。具体参见三阶截点指标。

  KC908自己会产生EMI,这些辐射有少量从仪器内部泄漏到接收机,带来的剩余响应通常低于-100dBm。更多的辐射会泄露到空中,可能被自己的天线接收回去,特别是把鞭状天线直接接在仪器端口上时。这种“出口转内销”的干扰可能带来很大的剩余响应。

  上述剩余响应在KC908上会表现得比较刺眼,其中一个原因是,即使在很大的扫宽下,仪器依然保持高灵敏度,比如1GHz扫宽下的噪底依然低达-110dBm。此时,整个扫宽内的剩余响应就会一览无遗。而传统扫描频谱在1GHz扫宽下,除非刻意设置,噪底通常会高达-80dBm,足以掩盖所有剩余。

  当使用较小的SPAN时(比如接收机模式),噪底时常低到-130~-140dBm,内部泄漏的干扰会变得易于察觉。

  考虑到KC908的尺寸太小,难以隔离,建议使天线远离仪器以减少影响。

6.6、信号没有超出REF,为何还是发生了过载

  实时频谱仪通常只有较宽的模拟滤波器,整个滤波器通带内的信号都会送进后级,导致总功率电平较大。如果通带内有很多信号,就会出现频谱峰值虽然没有顶格,但信号的总和已经使仪器过载的情况。

  KC908的模拟带宽比SPAN大,通常有50MHz左右。换句话说,在谱图上看不见的信号也可能导致过载。过载发生后仪器通常会给出提示,但不尽可靠。

  在能够满足灵敏度需求的情况下,尽量开高REF,可以预防过载。

  过载后频谱图会发生畸变,出现许多杂波。遇到这种情况应提高REF直到显示正常。

  除了ADC的过载之外,仪器的前级也可能过载,或者叫做阻塞。导致阻塞的强信号可能远离设置频率,只要在相应的预选器带内(见5.3.1)均有可能发生。这种情况多发生在靠近基站、广播电台使用时。需要说明的是,仪器前端采用了压缩点很高的放大器和混频器(代价是费电),抗阻塞能力还是相当强的。

  前级过载时,常见现象是信号峰值降低,底噪抬起20~30dB,原本孤立的信号出现大量噪声样裙边。这时可以尝试变换天线方位,提高REF,或设置手动衰减(LEV-AMP-ATT),调整过程中如果噪声样裙边时有时无或忽然消失,底噪忽然降低等,即说明确实发生了过载。

  在电磁环境复杂的情况下(比如城市中心、楼顶或使用室外天线时),可以手动开启10~20dB衰减器,关闭放大器,以提升抗过载能力。平常手持使用时,仍以自动为好。接收机模式应将增益设置为跟随信号,并可手动在增益限制中设置最大增益为20dB或最小衰减为10dB。

  有时在室内也发生噪底抬起,甚至高达-70dBm的情况,通常不属于过载,而是真的有干扰。可以关闭电灯,远离电器,或者走到室外试试。室内干扰尤以不知名品牌的LED灯为甚。

6.7、仪器工作时外壳很烫,正常吗?

  仪器内部集成了许多高线性放大器、混频器。高线性意味着大电流、高耗能。同时还有高速数字电路,计算资源开销很大,是发热大户。KC908运行时的最低功耗有10瓦左右,典型功耗12W,峰值功耗15W。在充电时,除了电池存储的能量外,会额外增加大约4W的耗散功率,此时如果运行使用,外壳必然会巨烫无比。

  这些发热会使外壳温度上升20~35℃,在夏天,表面温度可达70℃,有造成烫伤的可能,冬天可当“暖手器”。仪器在设计时已经考虑到了这种情况,并且有超温保护措施,不会对本身造成明显危害(当然对电池寿命和测量性能稍有影响),因此无需担心。

  若环境温度较高,在充电时尽量避免开机运行,以保护电池。工作间隙及时用RUN/STOP键暂停测量,可使发热大幅降低并延长续航时间。

  切勿用保温材料包裹,避免造成事故。如需安装在通风不良的机箱中,或者安装于环境温度超过35℃的地方,应给外壳吹风降温,或加配散热器。

(网页版常见问题栏目,将根据用户提出的问题,择典型者随时增补)

[修改于 8 个月前 - 2020-02-25 03:40:34]

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kcma(作者)
8楼

产品尚未发布,详细指标尚未公布。

7.10、一般参数

项目

最小

典型

最大

备注/条件

端口直流耐压



15V

射频端口

外部直流电源电压范围

10.5V


26V

5.5/2.5圆口

4.9V


20V

TYPE-C

外部直流电源电流



2A

5.5/2.5圆口


1.5A

4A

TYPE-C

电池电压

6.5V


8.5V


功耗

(音量10%,显示器亮度50%)

10W

12W

15W

电池供电,运行

14W

16W

20W

12V电源输入,电池充电,运行


4W


电池供电,停止

关机功耗


500μW

1mW

电池供电

带电存储时间

1a

2a


电池初始电压7.5V

扬声器功率


2W

4W


音频外送功率


1W

1.5W

阻抗4Ω时

MIC输入灵敏度


50mV


阻抗600Ω

内部大气压强计测量范围

300hPa


1100hPa


内部大气压强计不确定度


0.5hPa


核心温度40

内部倾角仪不确定度


1°


校准后

内部磁罗盘不确定度


5°


校准后

环境温度

0


40

正常范围

-40


50

允许范围

-40


70

短期存储

0


35

长期存储

设备核心温度不得高于电池允许温度范围的上限;低温极限在上述温度范围内取决于电池的最低可用温度。

相对湿度

0%


95%

工作,短期存储

防水性能


0


不防水

抗摔(电气功能完好,允许外观破坏)


30cm


无护套时


1.2m


有护套时

抗震

任意方向20Hz5G30min


体积


187×102×33


仅主机,含凸出部位


177×102×32


不含凸出部位

净质量


800g


仅主机,含电池

出厂包装质量


3kg


采用原配安全箱







[修改于 8 个月前 - 2020-02-25 04:01:14]

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2020-03-06 20:35:39
9楼

这个在哪里买?多钱?

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10楼
引用ufo007sss发表于9楼的内容
这个在哪里买?多钱?
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2020-06-03 00:52:26
11楼

镜像问题是个很棘手的问题,传统频谱仪都是全频带高中频,但是这里显然出于成本和体积的考虑,滤波器的制作也比较困难,高中频方案还涉及中频后续多次下变频一系列相应的问题,这款机器不同频段分段处理是个折中的方案,性价比和便携性很好,可以满足一般测量的需求。

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2020-10-02 18:05:04
12楼
引用refinder发表于11楼的内容
镜像问题是个很棘手的问题,传统频谱仪都是全频带高中频,但是这里显然出于成本和体积的考虑,滤波器的制作...

zynq+AD9361,是不是最简洁的频谱仪方案了?

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