信號(hào)完整性分析：無(wú)線信號(hào)(二)頻率測(cè)量

《信號(hào)完整性 - 工程師的同伴》一書的第10章討論了在現(xiàn)代無(wú)線環(huán)境中的無(wú)線信號(hào)測(cè)量和可能有些激進(jìn)的信號(hào)分析的新技術(shù)。第二部分覆蓋了頻率測(cè)量。

頻率測(cè)量一般由掃描頻譜分析儀完成，通過(guò)在一定的分辨率帶寬(RBW)下掃描出每個(gè)頻點(diǎn)信號(hào)的幅度并保存，從而顯示出幅度隨整個(gè)頻段變化的信息。掃描頻譜分析儀要提供信號(hào)靜態(tài)頻譜分量的極佳的動(dòng)態(tài)范圍和高度的精確度，RBW是重要的考量。然而，掃描頻譜分析儀的主要缺點(diǎn)是，它只在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)試信號(hào)的一個(gè)頻點(diǎn)的幅度。

這是一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)槟壳靶碌臒o(wú)線應(yīng)用的RF信號(hào)都有復(fù)雜的時(shí)域特性。最新的RF信號(hào)，特別是開(kāi)放使用的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)(ISM)頻段，經(jīng)常采用擴(kuò)頻通信技術(shù)，比如藍(lán)牙和WiFi，那些信號(hào)是斷續(xù)（intermittent）的或是突發(fā)（bursty）的。如此短持續(xù)時(shí)間的無(wú)線信號(hào)相比以往的無(wú)線信號(hào)，在頻域內(nèi)的改變更加引人注目。因此，鑒于傳統(tǒng)的掃描頻譜分析儀在數(shù)字調(diào)制分析和工作能力，采用該儀器來(lái)測(cè)試如今的無(wú)線信號(hào)顯得太困難了。甚至是針對(duì)特定數(shù)字調(diào)制應(yīng)用的矢量信號(hào)分析儀(VSA)，在分析一段時(shí)間內(nèi)頻率調(diào)制的特定信號(hào)也存在限制。

現(xiàn)今的頻譜檢測(cè)經(jīng)常要涉及到在非固定的時(shí)間和無(wú)關(guān)聯(lián)的噪聲下探測(cè)基本事件。簡(jiǎn)單的說(shuō)，包括瞬時(shí)的、可預(yù)知的和不可預(yù)知的頻移，復(fù)雜的調(diào)制圖，現(xiàn)在多種的RF和無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用。普通的例子是RFID和擴(kuò)頻通信，通信發(fā)生的時(shí)間都非常短或者說(shuō)是突發(fā)信號(hào)。盡管普通的掃描頻譜分析儀和向量分析儀有針對(duì)這些無(wú)線通信方式測(cè)量的選項(xiàng)，本章節(jié)我們瞄準(zhǔn)采用實(shí)時(shí)頻譜分析儀(RTSA)進(jìn)行測(cè)量。我們討論RTSA是因?yàn)榻裉斓臒o(wú)限應(yīng)用已經(jīng)傾向于瞬時(shí)信號(hào)。SI工程師現(xiàn)在需要同時(shí)在時(shí)域和頻域?qū)λ麄兏信d趣的信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)和捕獲。

SI工程師經(jīng)常需要捕獲一個(gè)連續(xù)的信號(hào)流，包括瞬時(shí)的和頻率漂移，他們需要得到信號(hào)的頻率、幅度和調(diào)制的變化。另外，所有這些工作往往需要在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)完成。比如說(shuō)，一個(gè)SI工程師要采用一臺(tái)掃描頻譜分析儀探測(cè)一個(gè)現(xiàn)代RF系統(tǒng)的瞬時(shí)事件，他需要等待很長(zhǎng)的時(shí)間。甚至那樣他也會(huì)受到限制，或者他有可能錯(cuò)過(guò)了一個(gè)突發(fā)事件的測(cè)量。

對(duì)新的RF應(yīng)用進(jìn)行測(cè)試的思路是這些無(wú)線信號(hào)在時(shí)域的變化。這個(gè)特性，加上以往討論的因素，迫切需要新的測(cè)試方案。因此，SI工程師和設(shè)計(jì)者越來(lái)越多的使用實(shí)時(shí)頻譜分析儀，盡管RTSA并不是個(gè)新東西，它同VSA的概念也很類似，RTSA對(duì)SI工程的應(yīng)用還是很關(guān)鍵。因此，今天的SI工程師需要考慮傳統(tǒng)的頻域信息和RTSA。另外，盡管現(xiàn)在的趨勢(shì)是SI工程師已經(jīng)開(kāi)始認(rèn)識(shí)到RTSA對(duì)于潛在時(shí)域和頻域RF信號(hào)特性的重要性，我們這一章還是論述了關(guān)注RTSA的原因。

下一節(jié)：掃描頻譜分析儀

Geoff Lawday博士是泰克公司在英國(guó)Buckinghamshire New University的教授，他在泰克實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行信號(hào)完整性設(shè)計(jì)和高性能總線系統(tǒng)的教學(xué)，并在歐洲負(fù)責(zé)泰克公司信號(hào)完整性的研討會(huì)。

David Ireland是泰克公司在歐洲和亞洲的設(shè)計(jì)和制造市場(chǎng)經(jīng)理，在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域有超過(guò)30年的工作經(jīng)驗(yàn)，在領(lǐng)先的技術(shù)期刊上定期發(fā)表信號(hào)完整性的文章。

Greg Edlund是IBM全球工程解決方案部的高級(jí)工程師，曾參與十個(gè)高性能計(jì)算平臺(tái)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試，他著有Timing Analysis and Simulation for Signal Integrity Engineers一書。