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应用方案

安诺尼HF60105电磁辐射分析仪正确的测量方法

发布时间:2021-04-28信息来源:国测电子

请注意,高频辐射测量时,您将会遇到一些“奇怪的特点”,它可以相当恼人,尤其是对于新手:

在实践中,高频辐射很少不断随发射源距离而减弱:由于反射、散射和衍射(房屋,树木,墙壁,家具等),大量选择性集中(即所谓“热点”)往往是很明显的,特别是室内。在这里,在只有几厘米范围内不同测量信号的强度可能很容易地变化,由因子10100。因此,有时是很难找到实际的信号源或RF辐射的最大强度。

高频电磁场通过金属物体可以测量到,因为这些物体可以作为天线,从而导致相应的高频辐射的“集中”、反射或前行。因此电力电缆是高频辐射的另一种媒介,可能“捕获”这些电磁辐射,并在一个完全不同的位置再次“释放”出来。因此,即使屏蔽室也可能由于无关的电源电缆成为“污染”,为了避免这种情况,必须屏蔽室配备了所谓的电源滤波器。

特别是利用电力电缆作数据传输(如互联网,信号,视频和音频传输)是严重的干扰和辐射源。

底噪声

所谓的底噪声指的是使实际测量变得不可能的底限。在这里只有干扰将被检测出来。在视觉上,SPECTRAN频谱仪会显示一个由小“点”或条块组成的集合,静态停留在同一地点或每次扫描都在改变(噪声)。然而,取决于频率和选定设置,底噪可以千差万别,必须在开始测量之前确定底噪。

就这款SPECTRAN频谱仪来说,底噪随着频率的降低而增加——例如,在100MHz的底噪显著高于在5GHz的底噪。然而,熟练的使用者通常还然可以是“梳理出”有用的读数,并区分噪声和即使很微弱的真正的信号。确定底噪相对比较简单:只需进行如下测量,不接天线/或信号源/或连接一个50欧姆的终端。任何信号就可能显示为仪器的底噪。


谐波

使用频谱分析仪工作时的典型印象是:当处理具有较强的信号,会出现一定数量相对于实际信号有固定偏移的弱信号,即所谓的“谐波”。这些“幽灵”信号频率正好在实际信号的倍频上。例如,一个400MHz信号将在大约800MHz1200MHz的,1600MHz等频率上也可见到谐波信号,一个1800MHz的信号将在3600MHz5400MHz等频率上也可见到信号,以此类推。这些信号通常被称为二次谐波,三次谐波等等。

因此,当在中心频率一半的频点上测量到有信号就应该考虑这个信号是否值得怀疑,如果发现在那里发现有一个相对较强的信号,那么先前频率上所测量到的将是一个谐波。在当前的固件,根据信号强度不同,SPECTRAN频谱仪的谐波已经衰减了约30-50dB不等。

无线局域网和手机测量

为准确测量WLAN无线局域网和手机电话,有一些特殊性需要被考虑,因为这两个系统很少被“真正足够主动地”允许灵敏地测量:

对于测量手机,你需要主动进行呼叫和通话。只是对方振铃往往是不够的,也必须考虑手机电话会明显地降低输出功率当您停止说话时!

测量无线局域网WLAN时,你应该连续地传送数据。如果系统仅仅操作在“Pin”模式,要确保使用较长的采样时间(5s)。

进一步优化配置可在我们的LCSPC软件里操作!

“自动”衰减模式

这个创新选项允许合适地自动插入或绕过衰减器。然而每次扫描为了作出正确的决定,造成仪器不得不执行一个短暂的“试验性测量”,这将短暂地延迟扫描。延迟长度取决于所选择的采样时间并按下列公式计算:延迟=采样时间/10。然而,最大延迟仅仅是10毫秒,相当于100ms的采样时间。在自动衰减器模式下为确保整齐操作,采样时间必须设置至少100ms,否则,间歇性的错误电平读数可能发生,特别是在较低的频率范围。通过关闭“自动”模式和手动设置衰减器,延迟可以完全避免。

灵敏度

请注意,频谱分析仪的底噪(对应灵敏度)可能取决于频率的不同而受到非常显著的变化。即使只是几MHz的频率调整,就可能明确地改变底噪特征。然而在一般情况下,SPECTRAN频谱仪的的底噪随频率降低而增加,同时灵敏度下降。一个实际例子:使用相同的滤波器设置,您可以在5GHz比在100MHz测量更弱的信号。

测量误差

安诺尼公司为每一款型号的SPECTRAN频谱仪规定了典型的精确度。然而,这意味着较高的偏差也是完全可能的。尤其是当您接近所谓的底噪或频谱分析仪的最大灵敏度时,原则上准确度会降低。

即使SPECTRAN频谱仪提供了令人印象深刻的准确性,考虑到价格,在实际中要假定有着比基础仪器本身更高的测量不准确度,这背后的原因是有许多因素可以影响测量不准确度:它们是:温度相关性,重复性,天线误差,调制相关性等。

按照BUWAL(见www.BUWAL.ch),您始终期望扩展至少35%的测量不准确度,即使是绝对专业的设备。因此,在这每一次测量时都要考虑以dB表示的大约+/-3dB的测量不准确度!

例如:如果您的测量值为-45dBm。那么实际结果,可以根据提到的测量不准确度,可能在

- 42dBm-45dBm+3dB),-48dBm-45dBm-3dB之间变化。因此,当你要测量辐射暴露时,您应该总是采用测到的最高值,即-42dBm。换句话说:

在进行测量时,总是增加另外的3dB作为您的SPECTRAN仪器的测量不准确度。

光标和缩放功能

使用滚轮旋钮,在频谱分析模式可以激活一个光标。此游标允许你显示某特定点上精确的频率和信号电平。要激活光标,只需简单地转动拨盘光标在频谱显示为一条线,您也可以两次按菜单键关闭游标。在光标下面的频谱显示部分为反向绘制。



在当前光标位置的频率和电平

光标下的频谱部分,光标绘制为反向

通过转动滚轮按钮,光标可以自由定位在显示屏上。在大主显示的读数只对应于当前光标位置的暴露限值显示以及解调!当前光标上的频率和电平显示只有在一个完整扫描之后才更新,显示在第一个标记区域(最左边),在此模式下,自动标记功能被禁用。

当您按下滚动旋钮后锁定光标,您可以放大信号。这里,中心频率将被转移到指定光标位置上的频率,SPAN减少一半,并开始新的扫描。所以您可以放大信号的50%。可以利用此功能达到您所需的分辨率。这是不可思议的非常方便的功能。

两次按“菜单”按钮可以停用功能。

注意:光标不会在HOLD模式下被删除!

提示和技巧

快速零跨度(Zero-span)扫描(时域模式)

使用所谓的“零跨度”可以实现在固定的频率上几乎是实时的快速扫描。如果您通过热键5GSM900)发现一个信号,只需使用光标设置正确的中心频率,现在将跨度Span设置为“0”,SpTime设置为1mS,中心频率上的电平现在不断地迅速更新,包括在时域上的显示!

非常适合于使用“平移逼近”模式来定位信号源和最大值。


小频率范围的加速扫描

当某些条件得到满足时,SPECTRAN频谱仪自动切换到特殊的“加速”扫描模式。在这种模式下,第二次扫描及所有进一步的扫描都将被加速了约300%,高达1280的测量取样数被不断缓存。因此执行“Turbo”扫描模式取决于选定的RBW滤波器和SPAN。最大可用值如下:

- 3MHzRBW=最大可用SPAN96MHz

1MHzRBW=最大可用SPAN32MHz

300kHzRBW=最大可用SPAN9.6MHz

100kHzRBW=最大可用SPAN3.2MHz等等

举例来说,SPAN96MHz您可以监视完整的WLAN频段。


大频率范围的Turbo扫描

您可以使用“FULL”滤波器获得更快的大频率范围的测量。要做到这一点,设置RBW为“Full”的SpTime设置为1mS 。其结果是极为高速的扫描即使是大频率范围。

但是,请注意,由于设置了极高的滤波器带宽,现在的频率和电平读数必须小心!此外,现在取决于频率不同,信号电平超过-65dBm(在5GHz)才能被检测到。

由于这种模式也是专门设计适用于少干扰处理的情况,它只是建议有经验的用户,作为一种“快速评估工具”。尽管如此,它仍然是一个非常方便的功能!


自定义测量设置分配键

09的可分配给用户去自定义配置(包括开始/停止频率,RBW等),程序编号为100109对应键09。只需通过Setup & Store菜单项简单存储当前配置的这些程序编号,他们的配置将随时可用相应的热键来得到。它甚至更容易地用我们免费的PC分析软件“LCS”。在这里,你甚至可以附加文本信息。要调用这些出厂设置,在“Setup”菜单下选择Factor


DECT分析

使用“0”键,你可以调用的DECT分析仪测量有源DECT手机。不断地按DECT键(0键),你甚至可以分析根据DECT标准的所有10个通道(显示:“DECT 0-9”)。您将很快能够看到10个频道目前被占用情况,甚至当发生信道跳频时。这种信道分离在音频模式特别实用。此外,一个非常特殊的功能是AUTOMATIC-DECT-CHANNEL-HOPPING-MODE自动DECT信道跳频模式) (DECT Auto-Rotate)。按下DECT键按下后自动启动该模式。在这里,所有10个频道正在不断地一个接一个被测量和显示。这样,你将不会错过任何调频信道,例如使用PkHold可以快速评估任何信到的最强检测电平。7.11


对弱信号的暴露限值计算W/m²

减少MrkLvl设置为“-90dB”设置“-110dB”。

转换为其他单位的测量结果

如你所知,PkHold功能可以“冻结”目前的读数。因此,单位之间的转换,只需激活PkHold然后在Unit菜单里选择一个新的单位[V/m, mA/m, dBm, dBμV]:前面的数据就立刻被转换过来。


为手动输入和测量正确设置

对于这一点,最好是用我们的PC分析软件“MCS”。在这里点击鼠标,几十个优化“配置文件”,包括从model making5GHz WLAN无线局域网即可得到。像信道号码、运营提供商等的更多的信息可以显示。同样,您可以使用LCS的文件管理器,简单的“复制”这些参数(例如,一个热键),并将它们传送到SPECTRAN频谱仪。

一般来说,以下规则适用于大多数的信号类型:

1.) 如果可能的话,在100兆赫以下时使用小的频率范围(SPAN)去消除干扰和/或谐波从而实现快速扫描。

2.) “3MHZRBWSpTime 1mS”设置通常是理想选择。

3.) 当处理脉冲和调制信号时激活MinMax模式。

在您的PC进行分析

在我们的网页上,我们为SPECTRAN频谱仪提供免费的PC分析软件SPECTRANMCS。这真是多用途的专业软件,释放SPECTRAN频谱仪的全部潜力。只要有可能,您应该使用SPECTRAN设备的这个软件。


暴露限值

 暴露限值(人身安全)

对无线电发射机(包括移动电话/蜂窝通信塔),有国际认可的限值以及各种预防措施和建议,不过,不同的国家、不同的专业组织或利益集团,由于各种原因,它们规定的限值可能存在着显著的差异。

德国的的暴露限值是“Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post”(电信和后期监管机构)制定的,它属于“Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit”(BMWA,商业和劳动部门)的一个分支部门。大多数国家和国际机构都认可这些标准。在德国,这些限值记录在“Verordnung über elektromagnetische Felder (26. BlmSchV)”(电磁场管理条例),大部分限值参照国际ICNIRP的建议。“Reg TP Standortbescheinigung”(台站设置执照)的无线电设置要求服从这些暴露限值。

德国的暴露限值指在6分钟时间间隔内对频率范围内的信号进行均方根平均。此外,取决于受影响的目标人群,还提供单独的限值。作为一个例子,我们使用为普通居民定义的限值:

 

Frequency [MHz] E field strength[V/m] M field strength[A/m]

1 – 10              87 / f                 0.73 / f

10 – 400            27.5                 0.073

400 - 2,000         1.375 * f              0.0037 * f

2,000 - 300,000     61                    0.16


上面的图表以图形方式表示,这其中包括前面提到的从1Hz~400GHz频率范围内的公式。曲线清楚的表明,广泛使用的廉价的宽带测试仪不能正确测量和评估这些暴露限值,因为他们不考虑频率。

此外,针对各个目标人群的暴露限值差异以及其相应的“最大限值”也是明显的。

例如:

D-Net (GSM900)蜂窝通信塔的电场强度要求保持在√1.375 * 935 MHz 或约42 V/m之下。

E-Net (GSM1800)基站则要求其电场强度保持在√1.375 * 1800MHz 或约58 V/m之下。 各自允许的绝对最大值相差32倍之高。

设备暴露限值

相比人身安全的暴露限值,设备对暴露限值的要求往往更为严格。同时根据工作频率的不同可能会有很大的变化。例如,手机电话的限值完全不同于电视广播站的限值,两者的限制允许相差数百万倍。但是所有这些设备限值,都必须符合人身安全的限值。设备暴露限值的一个很好的例子就是ISM868频带,它在非常窄的频率范围内提供很大的限值动态要求:


Limits for ecologically compatible construction

在人身安全的限值方面有许大的不同:这些限值几乎是引人注目的严厉。然而另我们惊讶的是,相对于高复杂度的ICNIRP非电离辐射防护委员会的限值(在德国那时权威规定),他们根本没有“频率成分”,意味着这些暴露限值在不同频率上是绝对地同等的(例如在900MHz或在2GHz)。

因此,专业技术人员和专家惊讶于这个“奇妙”的办法来处理暴露限值。简单解释这种评估暴露限值:

这种测量设备的使用部门主要基于所谓的“broadband/diode detector technology”,然而,用这些设备进行频率选择性的专业测量是不可能的。因而这些设备进行频率选择性测量暴露限值也是不可行的。因此我们希望用SPECTRAN频谱仪快速地改变这种情况。

“Exposure limits”(暴露限值)模式下,您可以通过导航键的左/右箭头键,调用SPECTRAN频谱仪的限值显示:

Salzb1 = Salzburg precautionary limit (OLD) 1mW/m²

Salzb1 = ECOLOG recommendation indoors 1mW/m²

Salzb2 = Salzburg precautionary limit outdoors (2002) 10μW/m²

Salzb3 = Salzburg precautionary limit indoors (2002) 1μW/m²

Salzb3 = Citizen forum electrosmog for daytime areas (indoors) 1μW/m²

请考虑某些限值仅仅应用于固定的典型信号源或固定频带。

注意:1mW = 1,000μW = 1,000,000nW

      1μW = 0.001mW = 1,000nW

      1nW = 0.000,001mW = 0.001μW

外部直流输入

所有SPECTRAN RF测量设备都包含一个高性能的电池包,电池已经安装在机器上,不过由于安全原因电池一般不会满电,您可以通过电源充电器对电池进行充电,关掉您的设备,然后连接好充电器,你的设备将自动开始充电。首次充电可能需要24小时。另外为增加外出携带能力,你还可以选择我们的大容量电池(选配,3000mAh)。

使用外部电源

如上所述,充电器可以为电池充电,同时,您还可以单独使用外部充电器为机器提供电源。除了我们标配的充电器,您还可以连接其它输出电压12V为直流电源输入,使用3.5mm耳机孔(内导体必须是“+”,外导体必须是“-”),您还可以选购我们的车载电源配器,这样您还可以直接在车上操作我们的SPECTRAN设备。

注意:如果你通过墙体插头给SPECTRAN设备供电,这可能造成额外的RF辐射干扰,这在极端情况下会对测量结果造成影响。

音频输出

这是一个标准的2.5毫米立体声耳机插孔,您可以连接任何一个标准的音频输入设备。根据不同型号和制造商,这个标记有许多不同的名称:例如PHONO, CD, LINE IN, MIC等,依据各类不同的输入,你只需要从任何专业销售商购买一个合适的适配器电缆。当然我们自己的配件(例如我们的迷你耳机)可以直接连接。

滚动旋钮/音量控制

这个滚动旋钮类似一个手机或PDA的导航键,它用来取代上/下箭头键(上下转动旋钮)和“Enter”键(简单的按旋钮),您可以通过这个小轮控制整个完整的菜单系统。

不过,当解调器被激活时,这个旋钮可以用于音量控制。作为预防措施,连接任何音频输出之前,你应该把这个音量控制下降到零,以避免过载。

 USB连接

这是一个标准的5-pin mini USB连接器,您可以快速连接SPECTRAN频谱仪到计算机或者笔记本电脑。有了这个功能,你可以将SPECTRAN的数据下载到记录器、通过使用我们的PC软件更新设备固件和执行先进的信号分析功能。

为尽可能减少干扰,您需要一根屏蔽良好的USB2.0电缆。(见配件列表)

我们强烈建议使用我们的USB电缆,它包含特别先进的EMC屏蔽材料,这样可以彻底地降低任何可能干扰。

硬件设置

在我们进行任何测量之前,我们必须告诉SPECTRAN频谱仪连接了哪个天线或者哪根电缆,否则,会发生严重测量错误,因为每一个天线和每一根电缆有着完全不同的参数。所有的Aaronia天线和电缆都经过校准。你可以选择这些在SPECTRAN频谱仪中预先定义的校准数据,当然也可以安装您自定义的校准设置。

作为工厂默认(交货付款),建议的配置选择是“

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