Khi kiểm tra một hệ thống vô tuyến, tín hiệu có mức thấp trên Máy phân tích phổ không đồng nghĩa với việc nguồn phát đang yếu. Mức công suất ghi nhận tại đầu vào máy còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố trên toàn tuyến tín hiệu, từ cáp, đầu nối, bộ lọc, bộ chia, bộ khuếch đại đến anten và môi trường truyền dẫn
Một tín hiệu giảm vài chục dB có thể bắt nguồn từ một điểm suy hao trên đường truyền, nhưng cũng có thể chỉ là hệ quả của nền nhiễu tăng hoặc thiết lập phép đo chưa phù hợp.
Có thể nhận biết tình trạng này qua 5 dấu hiệu sau.
1. Đỉnh tín hiệu thấp hơn mức dự kiến
Đỉnh tín hiệu là mức công suất lớn nhất mà máy phân tích phổ ghi nhận tại một tần số cụ thể. Đây là thông số dễ quan sát nhất, nhưng chưa đủ để đánh giá tín hiệu có yếu hay không.
Giả sử nguồn phát được thiết kế ở mức -30 dBm nhưng máy chỉ ghi nhận -55 dBm. Mức giảm 25 dB cần được truy tìm trên toàn tuyến RF thay vì lập tức kết luận bộ phát hoạt động không đúng.
Một cách kiểm tra trực tiếp là đo lần lượt trước và sau từng phần tử trên đường truyền. Nếu tín hiệu giảm mạnh sau một đoạn cáp hoặc bộ lọc, vị trí suy hao đã được thu hẹp đáng kể.
Cách đo này biến máy phân tích phổ thành công cụ lập bản đồ suy hao, thay vì chỉ dùng để nhìn hình dạng phổ.
2. Khoảng cách giữa tín hiệu và nền nhiễu bị thu hẹp
Khi kiểm tra tín hiệu yếu, nên theo dõi mối quan hệ giữa hai mức công suất, thay vì chỉ ghi lại giá trị đỉnh.
Chẳng hạn, tín hiệu ở -70 dBm và nền nhiễu ở -100 dBm tạo ra khoảng cách 30 dB. Nếu tín hiệu giảm xuống -85 dBm trong khi nền nhiễu giữ ở -100 dBm, khoảng cách chỉ còn 15 dB. Máy vẫn nhìn thấy đỉnh tín hiệu nhưng khả năng phân biệt tín hiệu với nhiễu đã giảm đáng kể.
Khoảng cách này thường được đánh giá bằng tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR).
3. Nền nhiễu tăng nhưng công suất tín hiệu gần như không đổi
Nếu đỉnh tín hiệu vẫn giữ tương đối ổn định nhưng nền nhiễu tăng, kỹ sư cần phân biệt giữa nhiễu vốn có của hệ thống và nhiễu quan sát do điều kiện đo. Hệ thống có thể đang chịu thêm nhiễu điện từ từ nguồn cấp, thiết bị công suất, mạch số tốc độ cao hoặc một nguồn phát RF khác.
Có một cách kiểm tra đơn giản là thay đổi băng thông phân giải (RBW) của máy.
RBW là độ rộng của một kênh lọc tương đương được sử dụng trong quá trình phân tích phổ. Khi RBW tăng, năng lượng nhiễu nằm trong mỗi khoảng đo cũng tăng, khiến nền nhiễu trên màn hình có thể cao hơn. Khi RBW giảm, nền nhiễu thường hạ xuống nhưng thời gian quét tăng.
4. Tín hiệu giảm theo từng điểm trên đường truyền
Nếu cùng một tín hiệu được đo tại nhiều vị trí và mức công suất giảm sau một phần tử cụ thể, phần tử đó trở thành vị trí cần kiểm tra đầu tiên.
Ví dụ, tín hiệu tại đầu ra bộ phát đạt -20 dBm nhưng chỉ còn -24 dBm sau cáp, -31 dBm sau bộ lọc và -42 dBm sau bộ chia. Khi đó, không nên chỉ ghi nhận kết quả cuối cùng là tín hiệu yếu. Chuỗi số liệu cho phép xác định từng mức suy hao và tìm ra đoạn có tổn hao bất thường. Điều này đặc biệt hữu ích với hệ thống RF có nhiều tầng kết nối. Một đầu nối lỏng, cáp bị suy giảm đặc tính hoặc bộ lọc có tổn hao chèn cao đều có thể tạo ra mức giảm đáng kể trước khi tín hiệu đến máy phân tích phổ.
Khi đã biết mức suy hao của từng đoạn, kỹ sư có thể đối chiếu với thông số thiết kế để xác định sai lệch.
5. Hình dạng đỉnh thay đổi khi thay đổi băng thông phân giải
Hình dạng của đỉnh phổ cũng có thể tiết lộ chất lượng phép đo.
Với tín hiệu hẹp băng, việc lựa chọn RBW không phù hợp có thể làm thay đổi cách tín hiệu xuất hiện trên màn hình. RBW quá rộng làm giảm khả năng tách các thành phần tần số nằm gần nhau. RBW quá hẹp làm thời gian quét kéo dài và có thể gây khó khăn khi bắt các tín hiệu biến đổi nhanh.
Vì vậy, một đỉnh thấp chưa chắc đồng nghĩa với nguồn phát yếu. Cần xem tín hiệu thay đổi như thế nào khi RBW được điều chỉnh.
Có thể tiến thêm một bước bằng cách giảm RBW và quan sát mức nền, hình dạng đỉnh và độ ổn định của tín hiệu. Nếu nền nhiễu giảm nhưng đỉnh tín hiệu vẫn giữ đặc điểm tương đối ổn định, khả năng quan sát tín hiệu có thể được cải thiện mà không cần thay đổi nguồn phát.
Đọc tín hiệu yếu từ Máy phân tích phổ đúng cách
Tín hiệu giảm, nền nhiễu tăng hay điều kiện đo đang che mất tín hiệu. Những điều này đề tạo ra hình ảnh phổ khá giống nhau nhưng nguyên nhân hoàn toàn khác nhau.
Mức đỉnh tín hiệu phản ánh công suất tại tần số đang đo. Nếu đỉnh giảm trong khi nền nhiễu gần như không đổi, cần kiểm tra nguồn phát và các điểm gây suy hao trên đường truyền. Ngược lại, nếu đỉnh vẫn ổn định nhưng nền nhiễu tăng, vấn đề cần được tìm ở nguồn gây nhiễu hoặc điều kiện điện từ xung quanh.
Nền nhiễu quyết định tín hiệu có tách được khỏi phổ nhiễu hay không. Một tín hiệu -80 dBm vẫn có thể quan sát rõ khi nền nhiễu ở -110 dBm, nhưng sẽ rất khó nhận diện nếu nền nhiễu tăng lên gần -85 dBm. Vì vậy, đánh giá tín hiệu yếu cần quan tâm đến khoảng cách giữa đỉnh tín hiệu và nền nhiễu, thay vì chỉ dựa vào giá trị công suất.
Khi nghi ngờ tín hiệu bị che bởi các thành phần phổ lân cận, có thể thu hẹp dải tần quan sát (Span) quanh vùng cần kiểm tra. Kết hợp với việc điều chỉnh băng thông phân giải (RBW), kỹ sư có thể phân biệt tín hiệu thực với các thành phần nhiễu hoặc tín hiệu nằm gần nhau. Nếu hình dạng và mức tín hiệu thay đổi đáng kể theo cách thiết lập này, cần xem lại điều kiện đo trước khi kết luận nguồn phát bị yếu.
Khi phân tích các dữ liệu này đồng thời, Máy phân tích phổ không chỉ cho biết tín hiệu đang mạnh hay yếu mà còn dựng lại đường đi của tín hiệu và xác định nơi xuất hiện suy hao tại hệ thống anten, thiết bị viễn thông, bộ khuếch đại, bộ lọc, thiết bị vô tuyến và các mạch cao tần. Với các hệ thống cần kiểm tra trực tiếp tại hiện trường, máy phân tích phổ cầm tay cho phép kỹ sư đo tại nhiều điểm trên tuyến RF để xác định đoạn cáp, đầu nối, bộ lọc, bộ chia hoặc bộ khuếch đại gây tổn hao bất thường. Cách đo này giúp khoanh vùng vị trí cần kiểm tra mà không phải tháo toàn bộ hệ thống.
Một tín hiệu yếu vì nguồn phát giảm công suất sẽ tạo ra dấu hiệu khác với tín hiệu yếu do cáp suy hao. Tín hiệu bị che bởi nhiễu cũng có đặc điểm khác với tín hiệu bị giới hạn bởi thiết lập máy. Mức đỉnh cho biết tín hiệu đang ở đâu, nền nhiễu cho biết môi trường đo như thế nào, tỷ số tín hiệu trên nhiễu cho biết khả năng phân biệt tín hiệu, còn sự thay đổi theo băng thông phân giải và vị trí đo giúp truy tìm nguyên nhân. Với tín hiệu yếu, giá trị của Máy phân tích phổ không chỉ nằm ở khả năng hiển thị phổ mà còn ở khả năng lần ngược từ kết quả đo để tìm điểm suy hao trong toàn hệ thống RF.
