數(shù)字RF改變整個(gè)RF測(cè)試儀器格式

引言

在采用了一流的突破性的技術(shù)后，現(xiàn)在實(shí)時(shí)頻譜分析儀似乎準(zhǔn)備嚴(yán)峻挑戰(zhàn)傳統(tǒng)掃頻分析儀和矢量信號(hào)分析儀。實(shí)時(shí)頻譜分析儀從一開(kāi)始就提供獨(dú)特的實(shí)時(shí)功能，但同時(shí)只提供了傳統(tǒng)頻譜分析的基本單元，而現(xiàn)在最新實(shí)時(shí)頻譜則同時(shí)融合了實(shí)時(shí)頻譜分析儀與傳統(tǒng)頻譜分析儀的最佳特點(diǎn)，這是否會(huì)使整個(gè)局面改觀呢？

發(fā)展歷史

五年前，大多數(shù)信號(hào)分析儀要么是掃頻分析儀，擁有完美的動(dòng)態(tài)范圍，但用來(lái)分析復(fù)雜的信號(hào)，帶寬過(guò)窄；要么是矢量信號(hào)分析儀，擁有較寬的帶寬，但動(dòng)態(tài)范圍過(guò)小。當(dāng)時(shí)，大多數(shù)工程師只需選擇前一種產(chǎn)品或后一種產(chǎn)品。然而有一些用戶(hù)既需要頻譜測(cè)量，又需要調(diào)制分析。這時(shí)，泰克推出了RSA2200A和RSA3300A實(shí)時(shí)頻譜分析儀產(chǎn)品，這些分析儀是為滿(mǎn)足這些特定市場(chǎng)需求提供的一系列產(chǎn)品中的一種。

變化的需求

在過(guò)去五年中，RF行業(yè)發(fā)生了明顯的技術(shù)轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)向同時(shí)融合微處理器處理功能與傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)電功能的結(jié)構(gòu)，泰克稱(chēng)之為“數(shù)字RF”。數(shù)字RF分成兩大類(lèi)：第一類(lèi)是數(shù)字信號(hào)處理(DSP)代替模擬信號(hào)處理，第二類(lèi)是DSP用來(lái)改善RF元件的模擬性能。

第一類(lèi)數(shù)字RF很好的實(shí)例是無(wú)線(xiàn)LAN(IEEE 802.11)，其能夠適應(yīng)信道條件變化。如果無(wú)線(xiàn)LAN連接很強(qiáng)、沒(méi)有干擾，那么可以使用高階調(diào)制技術(shù)(如64-QAM)提供更高的吞吐量。但是，如果信號(hào)劣化，那么發(fā)射機(jī)需要調(diào)整和轉(zhuǎn)變到低階調(diào)制，如16-QAM或QPSK。這種自適應(yīng)調(diào)制由數(shù)字邏輯使用監(jiān)測(cè)無(wú)線(xiàn)LAN鏈路兩端獲得的信息自動(dòng)完成。當(dāng)前設(shè)計(jì)的大多數(shù)無(wú)線(xiàn)電使用某類(lèi)DSP，控制無(wú)線(xiàn)電的性能。除改變調(diào)制外，無(wú)線(xiàn)電還可以改變傳輸頻率。在突發(fā)式信號(hào)中，無(wú)線(xiàn)電可以改變其傳送短突發(fā)信號(hào)的定時(shí)。雷達(dá)系統(tǒng)使用日益復(fù)雜的DSP，調(diào)整發(fā)送的雷達(dá)信號(hào)，改善偵測(cè)來(lái)自日益秘密的標(biāo)靶的反射的能力。這些DSP新技術(shù)改善了性能，使雷達(dá)信號(hào)偵測(cè)起來(lái)更加困難。

現(xiàn)代功放器設(shè)計(jì)采用了第二種數(shù)字RF形式。大多數(shù)現(xiàn)代發(fā)射機(jī)都采用各種預(yù)失真技術(shù)，降低異道干擾，優(yōu)化運(yùn)營(yíng)效率。其中一種技術(shù)是自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真(DPD)。這種方法使用發(fā)射機(jī)輸出樣本，計(jì)算半導(dǎo)體放大器固有的非線(xiàn)性行為導(dǎo)致的誤碼。然后，DSP算法生成校正系數(shù)，用來(lái)預(yù)失真進(jìn)入的信號(hào)。與沒(méi)有預(yù)失真技術(shù)的信號(hào)相比，得到的信號(hào)會(huì)減少頻譜失真及降低ALCR。

數(shù)字RF的優(yōu)勢(shì)如此明顯，因此RF行業(yè)正在很大程度上轉(zhuǎn)向數(shù)字RF，以進(jìn)行信號(hào)處理，改善模擬RF元件的性能，如功放器。數(shù)字RF技術(shù)不僅改變了RF產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，還改變了測(cè)試要求和方法。

數(shù)字RF改變整個(gè)RF測(cè)試儀器格式

數(shù)字RF較傳統(tǒng)模擬RF有多個(gè)重大優(yōu)勢(shì)。數(shù)字元件的成本正日益低于模擬元件。數(shù)字電路對(duì)溫度變化的靈敏性較低?？梢允褂密浖淖償?shù)字RF系統(tǒng)，可以更靈活地調(diào)節(jié)元件性能。制造過(guò)程得到簡(jiǎn)化，可以更精確、更加可適應(yīng)地進(jìn)行調(diào)諧。

這提高了對(duì)能夠進(jìn)行杰出的頻譜、調(diào)制和瞬態(tài)信號(hào)測(cè)量的儀器需求。市場(chǎng)上大多數(shù)新的分析儀在儀器中同時(shí)內(nèi)置了頻譜分析功能和調(diào)制分析功能。但是，許多分析儀缺少檢測(cè)和捕獲數(shù)字RF信號(hào)中存在的快速瞬態(tài)事件的關(guān)鍵能力。如果不能可靠地捕獲信號(hào)，然后進(jìn)行分析，那么分析儀的帶寬和動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)再好也沒(méi)什么意義。這種挑戰(zhàn)已經(jīng)明顯提高了對(duì)實(shí)時(shí)頻譜分析儀的需求，其不僅僅提供杰出的頻譜和調(diào)制分析，還提供強(qiáng)大的工具，可以發(fā)現(xiàn)感興趣的信號(hào)，可靠地觸發(fā)這些信號(hào)，把整個(gè)信號(hào)捕獲到深存儲(chǔ)器中。

數(shù)字RF的成本和性能優(yōu)勢(shì)已經(jīng)明顯提高了許多RF頻段中的擁擠程度。這種擁擠要么通過(guò)自適應(yīng)技術(shù)管理(在ISM頻段中)，要么通過(guò)強(qiáng)大的法規(guī)管理(允許通過(guò)多個(gè)規(guī)定RF頻段傳送頻段非常寬、但功率非常低的信號(hào))。設(shè)計(jì)人員和法規(guī)機(jī)構(gòu)在管理這種擁擠方面都面臨著明顯的挑戰(zhàn)。設(shè)備設(shè)計(jì)人員必須保證其在不擁擠的環(huán)境中及在高度擁擠的動(dòng)態(tài)環(huán)境中都能正確運(yùn)行。法規(guī)機(jī)構(gòu)必須保證有牌照的頻段持有者能夠不受干擾地使用頻段。

高度擁擠的RF環(huán)境的一個(gè)實(shí)例是典型的RFID安裝。盡管RFID分成多種類(lèi)型，但基本系統(tǒng)是相同的。每個(gè)RFID標(biāo)簽都包含著RFID閱讀器可以讀取的唯一信息(如識(shí)別代碼)。用來(lái)傳送標(biāo)簽信息的調(diào)制方案相對(duì)簡(jiǎn)單：幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)或相移鍵控(PSK)。但是，典型RFID實(shí)現(xiàn)中的RF環(huán)境可能會(huì)非常復(fù)雜。一個(gè)貨物集裝箱中可能裝有許多RFID標(biāo)簽，可能每宗貨物都有一個(gè)RFID標(biāo)簽。多個(gè)閱讀器可能會(huì)在非常近的距離內(nèi)一起使用。RF干擾可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)法理解的閱讀錯(cuò)誤及不一致的標(biāo)簽閱讀速率。由于這些信號(hào)具有瞬態(tài)特點(diǎn)及不確定的定時(shí)，因此如果沒(méi)有實(shí)時(shí)頻譜分析儀提供的“實(shí)時(shí)RF”表示顯示功能，將很難調(diào)試問(wèn)題。

泰克實(shí)時(shí)頻譜分析儀使用稱(chēng)為DPX的專(zhuān)利技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)RF。DPX每秒進(jìn)行48 000多次頻譜測(cè)量，提供帶色溫顯示的畫(huà)面，實(shí)時(shí)顯示RF閱讀器/標(biāo)簽環(huán)境中發(fā)生的情況。然后用戶(hù)可以使用獨(dú)一無(wú)二的頻率模板觸發(fā)技術(shù)，觸發(fā)有問(wèn)題的頻譜事件，把整個(gè)標(biāo)簽-閱讀器序列捕獲到存儲(chǔ)器中進(jìn)行分析。泰克實(shí)時(shí)頻譜分析儀擁有強(qiáng)大的分析工具，簡(jiǎn)化了這一任務(wù)，但其真正的優(yōu)勢(shì)在于可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，簡(jiǎn)化問(wèn)題信號(hào)的捕獲。

實(shí)時(shí)頻譜分析儀處于獨(dú)一無(wú)二的地位，能夠保證數(shù)字RF電路正確工作，同時(shí)保證RF設(shè)備不會(huì)給其他RF設(shè)備帶來(lái)干擾。盡管工程師仍需要傳統(tǒng)掃頻分析儀，但這種需求正日益縮小。數(shù)字RF技術(shù)已經(jīng)改變了頻譜分析的市場(chǎng)格局。

數(shù)字RF產(chǎn)生的突破性創(chuàng)新已經(jīng)改變了RF測(cè)試和測(cè)量市場(chǎng)。要求使用實(shí)時(shí)頻譜分析儀等產(chǎn)品，檢測(cè)和捕獲數(shù)字RF產(chǎn)生的快速瞬態(tài)事件。