[頻譜操作]頻道功率Channel Power如何測量-沒畫面或馬賽克可能功率不夠

數位電視的畫面有時候會出現馬賽克或出現Low Signal,甚至出現No Signal等字樣,這些都是頻道功率Channel Power不足的現象,如果可以測量某個頻道的功率,對於問題的分析就會相當有幫助。

功率測量MEAS

那麼該怎麼測量頻道功率呢? 我們先來看看頻譜的按鈕Meas/Meas Setup。

按下MEAS之後,螢幕右邊會出現選單,為了測量頻道功率,所以要選擇Channel Power。順帶一提,下圖的頻譜軌跡帽頂上緣(約-65dBm)並不是此訊號的Channel Power,它只是該點在RBW內的功率而已,關於RBW在頻譜軌跡相關的解釋請看這裡解析頻寬RBW

頻道功率Channel Power

按下Channel Power後如下圖,畫面中央會出現兩條白色的直線,這兩條直線之間的區域代表功率的積分範圍,區域內的功率總和會出現在下方,這裡你會看到-61.05dBm/2MHz,意思就是兩條白色線之間的頻寬是2MHz,在這個區域內的功率總和是-61.05dBm。

這裡會出現2MHz的頻寬是因為這台機器的預設值導致,你可以設定為其他頻寬。順帶一提,我這裡用來測試的訊號是衛星訊號,衛星訊號的頻寬與有線電視的頻寬有相當的不同

  • 衛星電視 20~30MHz
  • 有線電視(美規) 6MHz
  • 有線電視(歐規) 8MHz

從畫面中來看訊號的頻寬大約是30MHz(正確來說是27.5MHz因為訊號是我設定的),因此2MHz的積分區間明顯不足,所以要將它改為Integ=30MHz才能包含整個訊號寬度,但是這麼一改你會發現白色的視覺寬度沒變,反倒是把整個Span拉大了,因此你可以看得到左右兩邊的其他訊號全靠過來了,雖然畫面是擠了一些,但是並不影響Channel Power的計算,因為它的功率夠大,訊號功率若太小會容易受到Noise影響,測得的功率讀值會上上下下的。

展開SPAN

雖然Channel Power已經得到了,由於剛才為了把Integ BW設定為30MHz,整個SPAN變成1GHz,但是個人我還是比較喜歡看到大帽子形狀的訊號。為了達成這個目的,只要把SPAN設定回100MHz,就能把Spectrum軌跡展開如下圖。

下圖畫面下方的功率讀值有兩個,左邊-49.71是橫跨30MHz的Channel Power,右邊-124.5則是功率頻譜密度Power Spectral Density,用來說明每Hz攜帶了多少能量。這兩個值可以互相換算,只要把Channel Power除以頻寬30MHz,就能得到頻譜密度,我把換算公式寫在圖裡面,聰明的你應該馬上就會發現我是用減法而不是用除法,因為畫面的縱軸單位是dBm,而除法在dB裡面會轉為減法,因此才會變成下面的公式。

土法煉鋼算功率

雖然現今的頻譜分析儀功能很強大,能夠幫我們算出很多數值,不過為了工程師的尊嚴,我們還是要訓練一下自己若在設備等級沒那麼好的情況之下,你要怎麼自行計算Channel Power?

首先來看一下基本數據

  • 目視訊號高原處大約在-64dBm,這是該處RBW的能量
  • 訊號的3dB頻寬目視大約25MHz,實際是27.5MHz
  • 目前的RBW=910K

那麼在BW內有幾個不重疊(實際上會重疊)的RBW呢? 除一除就知道了,共有27.5M/910K=30.22個,接下來我們只要把RBW的能量(目前是-64dBm)乘上30.22個就是Channel Power了,由於dB是指數因此相乘會變成相加:

$$-64+10Log(\frac{27.5M}{910K})=-49.2(dBm)$$

當然若假設我們不知道訊號的原始設定,而採用目視的頻寬25MHz,那麼數值會是多少呢?

$$-64+10Log(\frac{25M}{910K})=-49.61(dBm)$$

各位可以發現不管是機器算的還是我們自己算的結果,都差不多。數值的差異在於頻寬的認定,不管如何我想大家應該都知道如何手工計算Channel Power了吧。

 

 

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