幾十年前，當(dāng)頻譜分析儀剛剛面世的時(shí)候，需要進(jìn)行頻域分析的RF 射頻信號(hào)在時(shí)間上都是相當(dāng)穩(wěn)定的，而且所采用的都是簡(jiǎn)單的窄帶調(diào)制方法，如AM 調(diào)幅或FM 調(diào)頻等。然而，幾十年過(guò)后，當(dāng)前數(shù)字通信的趨勢(shì)，明顯是信號(hào)更多的是隨時(shí)間而變化的，多采用了是復(fù)雜的數(shù)字調(diào)制方法，并且采用了不少涉及突發(fā)的傳輸技術(shù)。這些調(diào)制方法還可能有非常寬的帶寬( 比方：透過(guò)采用擴(kuò)頻或跳頻技術(shù)來(lái)降低EMI 的干擾或抗*力)。為了滿足現(xiàn)代測(cè)量的帶寬要求，MDO4000 混合域示波器保證提供1 GHz 以上的實(shí)時(shí)頻譜捕獲帶寬。因此，在1 GHz 及以下的跨度設(shè)置時(shí)，MDO4000 根本不必“掃描”畫(huà)面，頻譜從單次采集中就能生成，其時(shí)間跨度由RBW 設(shè)置來(lái)確定。傳統(tǒng)掃頻分析儀或窄帶FFT分析儀需要大量的時(shí)間( 掃描時(shí)間) 才能捕獲與跨度相關(guān)的頻率范圍。例如：在跨度設(shè)置為40 MHz，RBW 設(shè)置為30 kHz 時(shí)：- MDO4000 頻譜時(shí)間：74.3 us- 普通頻譜分析儀掃描時(shí)間：116.4 ms*5可以看到，MDO4000 混合域示波器能夠采集必要的數(shù)據(jù)，速度比頻譜分析儀快1000 倍！這大大改善了了解快速變化信號(hào)在特定時(shí)點(diǎn)上頻譜內(nèi)容的能力。傳統(tǒng)掃頻分析儀可以更快地進(jìn)行掃描，但在掃描速度提高時(shí)，其幅度或相位精度會(huì)變差。相比之下，MDO4000 混合域示波器將在沒(méi)有失真的情況下，在zui短時(shí)間內(nèi)捕獲整個(gè)跨度的數(shù)據(jù)。直接提高RBW 設(shè)置會(huì)降低采集數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度。我們將在下一節(jié)“時(shí)域和頻域相關(guān)”中討論這種關(guān)系。如果想進(jìn)一步了解這些關(guān)系，請(qǐng)參閱“采集原始RF 時(shí)域數(shù)據(jù)記錄”部分。為了處理這些現(xiàn)代應(yīng)用中信號(hào)隨時(shí)間而變化的特性，MDO4000 混合域示波器提供了一個(gè)垮域的觸發(fā)采集系統(tǒng)，它全面集成了時(shí)域模擬、時(shí)域數(shù)字與頻域的觸發(fā)采集系統(tǒng)，用戶可以在相關(guān)頻域事件發(fā)生的時(shí)刻點(diǎn)上，捕獲所有當(dāng)前的時(shí)域模擬波形、時(shí)域數(shù)字與總線的定時(shí)、狀態(tài)與編碼，以及射頻通道的頻譜和射頻信號(hào)隨時(shí)間的變化。值得一提的是，若需要時(shí)，可以關(guān)閉頻域觸發(fā)，當(dāng)頻域數(shù)據(jù)是連續(xù)的，但是與時(shí)域中所發(fā)生的事件無(wú)關(guān)的時(shí)候，這種功能非常合用。
MDO4000：*的功能組合
如前所述，MDO4000 混合域示波器提供了*的功能組合，本節(jié)將重點(diǎn)介紹這些功能。應(yīng)該注意的是，本節(jié)所介紹的功能是除了MSO4000 系列混合信號(hào)示波器提供的全套時(shí)域測(cè)量功能以外的，專(zhuān)屬于MDO4000 混合域示波器的*功能。
頻譜用戶界面
與任何基于示波器的其它頻譜分析工具不同，MDO4000 混合域示波器為進(jìn)行頻譜測(cè)量提供了前面板旋鈕和優(yōu)化的菜單結(jié)構(gòu)：前面板按鈕可以直接進(jìn)入下述菜單：
RF；用來(lái)打開(kāi)頻域軌跡，控制頻譜圖畫(huà)面，定義檢測(cè)方法。
Freq / Span；用來(lái)定義頻譜畫(huà)面的中心頻率和跨度或開(kāi)始頻率和終止頻率。
Ampl；用來(lái)設(shè)置頻譜畫(huà)面的參考電平、垂直標(biāo)度和位置以及垂直單位。
BW；用來(lái)設(shè)置分辨率帶寬和FFT 窗口類(lèi)型。
Marker；用來(lái)打開(kāi)峰值標(biāo)記和手動(dòng)標(biāo)記，在相對(duì)標(biāo)記讀數(shù)和標(biāo)記讀數(shù)之間變化，把參考標(biāo)記移到中心，定義所謂峰值的垂直電平。
此外，可以使用數(shù)字鍵盤(pán)，簡(jiǎn)便地輸入值。顯示畫(huà)面根據(jù)需要自動(dòng)管理時(shí)域和頻域窗口。RF 時(shí)域數(shù)據(jù)顯示在時(shí)域窗口中，一同顯示的還有模擬或數(shù)字通道的其它時(shí)域數(shù)據(jù)。頻譜數(shù)據(jù)一直顯示在獨(dú)立的頻域窗口。
圖11. MDO4000 混合域示波器的前面板
這個(gè)截圖顯示了下述要素：
1. 時(shí)域曲線：“Normal”示波器曲線。在本例中，黃色曲線( 通道1) 是控制跳頻的信號(hào)( 作為觸發(fā)源使用)，藍(lán)色曲線( 通道2) 是系統(tǒng)時(shí)鐘。
2. RF 時(shí)域曲線：這是一條時(shí)域曲線，是從RF 輸入中導(dǎo)出，允許用戶觀察RF 輸入幅度、相位或頻率隨時(shí)間變化的情況。橙色曲線“f”顯示了頻率隨時(shí)間的變化，標(biāo)度為5.00 MHz/division。所有RF 時(shí)域曲線都是從為RF 射頻通道采集的時(shí)域IQ 數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的。它們與其它模擬通道和數(shù)字通道相關(guān)，代表連續(xù)的時(shí)域數(shù)據(jù)流。如需進(jìn)一步了解怎樣計(jì)算和顯示這些RF 時(shí)域曲線，請(qǐng)參閱“生成RF 時(shí)域數(shù)據(jù)”。
3. 頻譜曲線：普通頻譜分析儀曲線。與傳統(tǒng)頻譜分析儀曲線一樣，可以觀察不同的曲線類(lèi)型：Max Hold、Average、Normal 和Min Hold。如需更多信息，請(qǐng)參閱“頻譜曲線”部分。
4. 頻譜時(shí)間指示符：指明頻譜采集發(fā)生的時(shí)點(diǎn)位置。這條曲線是從單次的采集中導(dǎo)出的，它代表了一連續(xù)的時(shí)域數(shù)據(jù)流，這時(shí)域數(shù)據(jù)流與其它時(shí)域模擬和時(shí)域數(shù)字通道所采集的時(shí)局，在時(shí)間上是相關(guān)的。
5. 峰值標(biāo)記：自動(dòng)給出峰值的頻率和幅度讀數(shù)。如需更多信息，請(qǐng)參閱“標(biāo)記”部分。
6. 頻域設(shè)置：關(guān)鍵頻域參數(shù)讀數(shù)，包括Ref Level、中心頻率、跨度和RBW 設(shè)置。
7. 觸發(fā)設(shè)置：關(guān)鍵觸發(fā)參數(shù)讀數(shù)。如需更多信息，請(qǐng)參閱“觸發(fā)”部分。
圖12. MDO4000 混合域示波器的顯示要素。
頻譜曲線
頻域窗口支持四種頻譜曲線，包括：
Normal：每次新采集都會(huì)替換“Normal”曲線。
Average：“Average”曲線代表zui后N 條“Normal”曲線的平均值。數(shù)據(jù)是在多次采集上平均的。這是真實(shí)功率平均，發(fā)生在對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換之前。每個(gè)2 的冪數(shù)平均都會(huì)把顯示的噪聲降低3 dB。
Max Hold：多次采集累積的“Normal”曲線中的zui大數(shù)據(jù)值。
Min Hold：多次采集累積的“Normal”曲線中的zui小數(shù)據(jù)值。
每條曲線都可以獨(dú)立打開(kāi)和關(guān)閉，也可以同時(shí)顯示全部四條曲線。圖13 顯示了測(cè)量CW 信號(hào)的四條曲線。標(biāo)記和測(cè)量可以參考任何曲線，因此可以使用RF 曲線手柄指明曲線參考源。在采集參數(shù)變化時(shí)，Max Hold、Min Hold 和Average曲線自動(dòng)復(fù)位，消除了使用不同采集設(shè)置獲得的多條曲線合成時(shí)產(chǎn)生的畫(huà)面混淆問(wèn)題。
圖13. 頻譜曲線
檢測(cè)器
檢測(cè)器在輸入信號(hào)分析和測(cè)量及曲線生成中發(fā)揮著重要作用。有四種基本檢測(cè)方法：+Peak、Average、Sample 和- Peak。與傳統(tǒng)頻譜分析儀不同，MDO 的頻譜曲線是基于所采集的RF 信號(hào)的時(shí)間樣本數(shù)據(jù)再進(jìn)行FFT 計(jì)算而得出的。由于采集RF 射頻信號(hào)的采樣率為10 GSa/s，因此必需在計(jì)算FFT 之前，盡量減少或壓縮被采樣的數(shù)據(jù)量。這個(gè)壓縮過(guò)程取決于選擇的檢測(cè)器類(lèi)型MDO4000 混合域示波器可以在任何地方執(zhí)行1,000 點(diǎn)到~ 2,000,000 點(diǎn)的FFT 計(jì)算，具體位置視乎采集的跨度和分辨率帶寬設(shè)置而定。檢測(cè)方法用來(lái)確定怎樣把1,000-2,000,000 點(diǎn)FFT 輸出壓縮到1,000 像素寬的畫(huà)面上。壓縮因數(shù)決定著每組數(shù)據(jù)壓縮中使用多少個(gè)數(shù)據(jù)樣點(diǎn)。壓縮工作方式如下：
+ Peak － 使用一個(gè)FFT 數(shù)據(jù)集合中幅度zui高的點(diǎn)
Sample － 使用每組中*個(gè)點(diǎn)。
Average － 平均一組中所有點(diǎn)。
- Peak － 使用一個(gè)FFT 數(shù)據(jù)集合中幅度zui低的點(diǎn)。
圖14. 創(chuàng)*線使用的檢測(cè)方法。
MDO4000 混合域示波器可以靈活地手動(dòng)控制檢測(cè)方法，但應(yīng)該指出的是，每條曲線都有設(shè)定的默認(rèn)值，具體視乎RF 射頻測(cè)量是打開(kāi)還是關(guān)閉( 詳情請(qǐng)參閱“RF射頻測(cè)量”部分)。在RF 射頻測(cè)量關(guān)閉時(shí)，每條曲線默認(rèn)的檢測(cè)器如下：
Normal: +Peak
Average: +Peak
Max Hold: +Peak
Min Hold: -Peak
在RF 射頻測(cè)量打開(kāi)時(shí)，每條曲線默認(rèn)的檢測(cè)器如下：
Normal: Average
Average: Average
Max Hold: Average
Min Hold: Average
在所有情況下，用戶在需要時(shí)都可以使用手動(dòng)控制功能。
RF 時(shí)域曲線
除所有普通模擬通道和數(shù)字通道外，時(shí)域窗口還支持三種RF 時(shí)域曲線，這些曲線從RF 輸入的底層時(shí)域IQ數(shù)據(jù)中導(dǎo)出，可以分析RF 射頻輸入的關(guān)鍵參數(shù)，包括：
Amplitude 幅度；輸入信號(hào)在當(dāng)前頻率范圍( 由中心頻率和跨度設(shè)置所確定) 經(jīng)過(guò)帶通濾波后的瞬時(shí)幅度。
Frequency 頻率；輸入信號(hào)相對(duì)于中心頻率的瞬時(shí)頻率。
Phase 相位；輸入信號(hào)相對(duì)于中心頻率的瞬時(shí)相位。
每條曲線都可以獨(dú)立打開(kāi)和關(guān)閉，可以同時(shí)顯示三條曲線。
圖15. 檢測(cè)方法的控制。
圖16. RF 時(shí)域曲線這個(gè)截圖( 帶有頻率振鈴的跳頻信號(hào)) 中顯示了下述幾種曲線：
1. 幅度隨時(shí)間變化的曲線：注意在信號(hào)在不同頻率之間跳動(dòng)時(shí)，幅度基本不變。
2. 頻率隨時(shí)間變化的曲線：縱軸是相對(duì)于中心頻率的頻率。信號(hào)從低于中心頻率的頻率( 屏幕左邊邊緣上的信號(hào)) 跳到大體位于中心頻率的頻率，再跳到高于中心頻率的頻率，然后再跳回來(lái)( 屏幕右邊邊緣上的信號(hào))。注意使用這條曲線，可以很容易看到信號(hào)在不同頻率之間跳動(dòng)時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重的頻率振鈴。
3. 相位隨時(shí)間變化的曲線：縱軸是相位，以大約+/-180°包起。注意中間跳頻與中心頻率之間略微不匹配，因此在跳頻期間，相對(duì)于中心頻率的相位緩慢變化。為分析相位隨時(shí)間變化，在被測(cè)器件與MDO 之間采用鎖相參考。在余下的跳頻期間，頻率不匹配非常大，相位變化表現(xiàn)為實(shí)心邊帶。
所有這些曲線都是從RF 射頻通道所采集的時(shí)域IQ 數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的，它與其它模擬通道和數(shù)字通道所采集的數(shù)據(jù)是時(shí)間相關(guān)的，也代表了這個(gè)RF 射頻信號(hào)在時(shí)域的連續(xù)數(shù)據(jù)流。如需進(jìn)一步了解怎樣計(jì)算和顯示這些RF 時(shí)域曲線，請(qǐng)參閱“生成RF 時(shí)域數(shù)據(jù)”。
圖16. RF 時(shí)域曲線。
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