1  引言

随着无线电通信的日益普及，便携式无线电测试仪器已逐渐成为无线电工程人员日常工程应用中必不可少的工具。

与台式机相比，便携式无线电测试仪器面临的最大问题在于：必须在体积小、重量轻和成本低的前提下保持足够优秀的射频性能、实现丰富的测试功能并延长电池工作时间。

罗德与施瓦茨公司以其在无线电测试与测量领域七十余年的领先经验和创新技术，成功推出了手持式频谱仪 R&S FSH3 （ 100kHz~3GHz ）和 R&S FSH6 （ 100kHz~6GHz ），很好的解决了以上问题。

由于 R&S FSH 在 2.5 公斤（含电池）的重量下实现了便携式频谱仪在此前无法达到的优良的射频性能，它在 2004 年被指定成为国际空间站（ ISS ）项目专用便携式频谱仪，在国际空间站上圆满完成了相关测试任务。


图 1. R&S FSH

2  R&S FSH 简介

R&S FSH 虽然被称为手持式频谱仪，但它在不同的配置下，除了能够进行基本的频谱分析外，还可以完成发射机与天馈线测试、无线电干扰查处、电磁场强监测，以及电磁兼容（ EMC ）诊断等测试。

因此，我们可以把 R&S FSH 当作一个便携式多功能无线电测试平台，而不仅仅是一台频谱仪或一台天馈线测试仪。下表是 R&S FSH 的主要技术参数。

* 不适用于 FSH3 的 13 型

可见， R&S FSH 优良的射频性能完全可以满足大多数通用频谱分析的需要。而 R&S FSH6 直到 6GHz 的最高频率使其具备了进行 WLAN 802.11a 网络维护和手机本振频率（ 3.4GHz~9GHz ）测试的能力，扩大了手持式频谱仪的应用范围。

R&S FSH 机身轻便，显示清晰，即使在强烈日光下屏幕显示仍然十分醒目，见下图 2.

其长达 4 小时的电池工作时间省却了现场测量的后顾之忧。

 

图 2. R&S FSH 的实际大小与高亮无反光显示屏幕

除了进行通用频谱分析外,根据不同的配置, R&S FSH 还可以在以下应用中游刃有余:

3  R&S FSH 在发射机与天馈线测试中的应用

发射机与天馈线测试是无线网络维护工作的最主要内容之一。

R&S FSH 针对这类测试提供了以下功能和选配件，丰富了测试内容并提高了测试效率。

3.1 功率探头

平均功率探头 R&S FSH-Z1 ： 10MHz~8GHz ， 200pW~200mW

R&S FSH-Z18 ： 10MHz~18GHz ， 200pW~200 mW

通过式功率探头 R&S FSH-Z44 ： 10MHz~8GHz ， 3mW~120W AVG/300W PEP

R&S FSH-Z14 ： 25MHz~1GHz ， 30mW~120W AVG/300W PEP

平均功率探头测量发射机功率时需要使用大功率衰减器或定向耦合器，测量平均值。

通过式功率探头连在射频通路中，不影响发射机正常工作，可测量平均功率、峰值包络功率、反射功率、驻波比和回波损耗。

以上功率探头直接连接在 R&S FSH 主机上读数，使用十分方便。

图 3. 功率探头及其应用

3.2 双端口传输测量

可加矢量传输与反射测量选件 FSH-K2 。

为了确定被测电缆（或滤波器 / 衰减器）的频响特性，可以把被测电缆的两端分别接到 R&S FSH 的射频输入（ RF INPUT ）和跟踪源输出（ GEN OUTPUT ）进行双端口传输测量。

测试结果如图 4. （以滤波器测量为例），可见，使用 FSH-K2 时，矢量传输测量的动态可高达 80dB 。

 

图 4. 双端口传输测量的屏幕显示

3.3 单端口电缆损耗测量：

需要驻波比桥 R&S FSH-Z2 和矢量传输与反射测量选件 FSH-K2

当被测电缆很长（如一端连接在发射塔的天线上），不方便将电缆的两端分别接到 R&S FSH 的射频输入和跟踪源输出端进行双端口传输测量时，可以用单端口电缆损耗测量方法获得被测电缆的损耗参数。

将被测电缆的一端连接在驻波比桥的测量端口，另一端短路或开路即可。

请注意，如果被测电缆的另一端是连接在天线上，可以将扫描频率设置到偏离天线工作频段的某频点上，此时，与天线相连的电缆端口可被看作是开路。

图 5. 单端口电缆损耗测量与电缆故障点测量的连接设置

3.4 电缆故障点 DTF 测量： R&S FSH-B1 （需要驻波比桥 R&S FSH-Z2 ）

基于频域反射原理，即：用傅利叶变换将频域转换为时域，根据电缆类型（电波在不同介质中的传播速度），由跟踪源信号到达故障点并反射回来的时间计算出故障点的位置。

R&S FSH-B1 可以分辨相邻几厘米的故障点，连接设置与图 5. 相同，测量结果如图 6.

图 6. 电缆故障点测量的屏幕显示

3.5 SMITH 圆图的显示：

需要驻波比桥 R&S FSH-Z2 和矢量传输与反射测量选件 FSH-K2

R&S FSH 是世界上首台能显示 SMITH 圆图的手持式频谱仪。 SMITH 圆图为天馈线测试提供了更为直观和有效的手段。连接设置与图 5. 相同，显示结果如下图 7.

图 7. R&S FSH 显示的 SMITH 圆图

4 R&S FSH 在无线电干扰查处中的应用

R&S FSH 的便携性和优良的射频性能使它在无线电干扰查处中得到广泛应用。

R&S 提供了两种解决方案：

第一种方案将定向天线组 R&S HE200 与 R&S FSH 配合使用，用于无线电干扰的定位；

第二种方案用于电磁场强的短期或长期监测。

4.1 干扰定位方案 R&S FSH + R&S HE200

R&S HE200 由三个便携式高增益定向天线覆盖从 20MHz 到 3000MHz 的频段，其内置的低噪声宽带放大器可以进一步提高接收灵敏度。

R&S HE200 与 R&S FSH 配合使用可以极大地提高无线电信号定位的效率，该方案已在全国无线电委员会的无线电信号定位工作中成功应用。

 

图 8. 无线电干扰定位系统： R&S FSH + 定向天线组 R&S HE200

5  R&S FSH 的其他功能及附件

R&S FSH 还有一些很实用的功能，如：

•  以各种通信标准的信道号来改变中心频点

•  载噪比（ C/N 和 C/N0 ）测量，模拟和数字电视信号测量

•  低噪声模式（灵敏度最大）和低失真模式（互调产物最小）

•  免费控制软件 R&S FSH View ：长期自动测试，数据存储等功能

•  外部触发输入口还可作为外部参考输入，用于提高测量的频率精度

•  矢量发射和传输测量功能 R&S FSH-K2 ，该功能同时测量幅度和相位，与标量测量相比，显著提高了测量的准确度和动态范围，还可读出幅度和相位数据

R&S FSH 的一些附件为实际测量提供了极大便利，如：

•  12V 车载点烟器适配器： R&S FSH-Z21 ，方便野外充电

•  集成的开路 / 短路 / 匹配校准件： R&S FSH-Z29 ，可挂在胸前

•  硬质铝箱： R&S FSH-Z6 ；便携软背包： R&S FSH-Z25 ，方便随身携带

•  RS232 光接口到 USB 接口的转换连接线： R&S FSH-Z37 ，方便无串口的电脑使用