實時頻譜分析儀可揭示難檢的毛刺和其它瞬態(tài)RF信號

數字射頻(RF)技術迅速發(fā)展帶來一個結果，就是頻譜越來越擁擠，使用效率也越來越高；與此同時，現代RF信號也變得異常復雜。為了改善容量、性能及保密性，一般會結合使用完善的RF技術，如突發(fā)、跳頻和自適應調制，這些技術都表現出功率和頻率隨時間變化的特點，且具有瞬變性。這些信號的交錯和流行給設計工程師帶來各種挑戰(zhàn)，他們必須捕獲和分析這些隨時間變化的RF信號。

RF工程師比以前更需要查看隨時間變化的RF信號的準確細節(jié)，因此泰克公司射頻測試產品線副總裁Rick King指出：“RF領域中不能再忽略時間，現在是需要下一代實時頻譜分析技術的時候了。”依靠傳統(tǒng)掃頻分析儀和矢量信號分析儀(VSA)，工程師一直不能100%地捕獲和分析這些瞬態(tài)RF信號。泰克最新推出的RSA6100A系列實時頻譜分析儀使得工程師能夠迅速捕獲和分析問題。

該系列產品提供捕獲帶寬和動態(tài)范圍的極佳組合，6.2GHz RSA6106A和14GHz RSA6114A提供了業(yè)內領先的110MHz實時帶寬及73dB的無雜散動態(tài)范圍，這兩個方面的高性能據稱在其它產品中難以兼得。

針對高端應用的新產品RSA6100A，其中一個關鍵突破是引入數字熒光(DPX)技術，King表示：“DPX波形處理器技術生成了業(yè)內第一個實時RF頻譜畫面，使得工程師能夠查看以前從不知道存在的RF信號不穩(wěn)定性和瞬變，大大改善了頻譜更新速率和信息顯示能力，把大量的RF數據轉化成一目了然的視圖。”

DPX技術是把時域上的數字熒光示波器(DPO)技術引入到頻域中來，采用并行處理結構，與速度最快的掃頻分析儀和矢量信號分析儀相比，其頻譜處理速度提高了近1,000倍，每秒可以處理48,000多個頻譜測量。通過把時域信號連續(xù)轉換到頻域中，DPX技術為同時顯示頻繁的事件和不頻繁的事件提供了一種手段，以遠遠高于人眼能夠感受到的幀速率提取和實時計算離散傅立葉變換(DFT)，并把它們轉換成直觀的全面活動的畫面。

可變顏色等級余輝會保持異常信號，直到能夠看到這些信號，因此泰克公司RF產品線產品經理Matthew J. Maxwell強調：“RSA6100A有助于揭示難檢的毛刺和其它瞬時事件。在每次更新時，都將記錄捕獲帶寬中每個頻率上的功率電平值，并通過在顯示屏上改變顏色，來顯示每個頻率上信號功率隨時間變化情況。”可以揭示位于隨時間變化的頻譜包絡峰值幅度以下的頻譜信息。

另外一個重要方面，RSA6100A提供了獨特的頻率模板觸發(fā)(FMT)功能，使用戶可以根據頻譜中獨特的事件模式的發(fā)生情況觸發(fā)測量。FMT的高動態(tài)范圍可以觸發(fā)微弱的瞬時信號，同時忽略已知的強信號。FMT在RSA6100A系列整個110MHz實時帶寬上工作，能夠可靠地捕獲傳統(tǒng)分析儀會漏掉的難檢的RF信號或頻率異常事件。

在調試RF電路時，FMT對找到小功率或隨時間變化的信號至關重要。它可以檢測偶爾發(fā)生的信號、存在的互調制產物和瞬時頻譜抑制違規(guī)。FMT對監(jiān)控應用和雷達工作必不可少，它能夠捕獲頻譜上相關的事件，如在復雜的頻譜條件下微弱的信號脈沖，單純基于電平觸發(fā)則不能捕獲這些事件。

從應用來看，Maxwell指出，RSA6100A適合在數字預失真(DPD)功率放大器、無線電監(jiān)控、雷達設計等許多領域中應用。針對中國情況，清華大學電子工程系教授、中國科學院院士吳佑壽強調了其對于數字電視的意義：“數字電視標準制定對實時頻譜測試提出需求，而數字電視廣播標準在中國將很快使用，如何使數字電視在高速移動下可靠地接受信號？在復雜的頻譜應用環(huán)境中如何確保避免干擾？這些應用研究也都需要實時頻譜分析儀。”

圖：RSA6100A系列的簡化方框圖

RSA6100A以測量為中心的用戶界面采用專門設計，不僅可以為用戶選擇的任意測量組合優(yōu)化參數，還可以隨時手動調節(jié)這些控制功能。RSA6100系列還包括傳統(tǒng)頻譜分析儀中最經常使用的功能，如峰值和均值檢測、波形平均、最大保持、最小保持、參考波形和各種工作模式下的分辨率帶寬濾波器。RSA6100A系列采用10.4英寸XGA觸摸屏顯示器，提供鼠標/鍵盤及傳統(tǒng)的前面板操作控制功能。這些儀器采用Windows XP操作系統(tǒng)，為常見任務提供了用戶熟悉的界面，如文件管理、打印、復制/粘貼、導入/導出、工具、幫助等等。