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針對新興RF標準進行實時頻譜分析

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作者:Dean Miles#BSD# 時間:2005-09-09 來源:EDN電子設計技術 收藏
針對新興RF標準進行實時頻譜分析
 用多種 RF 通信協(xié)議的無線 combo 設備正日益流行,如無線局域網 (WLAN) 、藍牙和 3G 蜂窩標準,其在無線市場中增強了連接能力和性能。 Combo 設備給無線工程師帶來了一系列極具挑戰(zhàn)性的信號測量問題,不管是檢驗參考電路還是處理下一代調制格式。使用傳統(tǒng)信號分析儀可能很難、甚至不可能診斷分組信號瞬變、異步分組碰撞和各種自我干擾模式。本文說明了實時頻譜分析儀 (RTSA) 怎樣提供獨特可靠的解決方案,來解決這些信號測量難題。

    WLAN combo 設備面臨著一系列獨特的問題,這似乎已經成為未來通信發(fā)展方向的核心內容。低成本高速度邏輯設備和錯塊檢測和校正方案的出現(xiàn),已經促使通信行業(yè)通過間歇性 RF 信號突發(fā)傳輸分組化信息。

    與老式連續(xù)波通信系統(tǒng)不同,分組化通信系統(tǒng) ( 如 WLAN) 采用異步數(shù)據傳輸 技術。分析 WLAN 信號要求能夠捕獲特定異步 RF 信號事件,并在捕獲的記錄中有效找到這些事件,以進行分析。


泰克 RSA3408A 實時頻譜分析儀

    早期數(shù)字調制開發(fā)人員希望獲得某些工具,能夠比當時的示波器或矢量分析儀更好地在調制域中分析矢量信號,這導致了星座分析儀的研制。在初期,星座分析儀只是專用示波器。最近,星座分析儀的功能已經與頻譜分析儀相結合,以便于下變頻 RF 信號,這使其變成今天的矢量信號分析儀 (VSA) 。

    盡管許多矢量信號分析儀具有某種 WLAN 信號檢定能力,但分組碰撞、間歇性信號和開機 / 關機瞬變等異步事件需要分析儀具有相應的觸發(fā)能力,以捕獲這些事件;同時具有真正的時間相關多域分析能力,以診斷這些事件。

    這些挑戰(zhàn)導致了實時頻譜分析儀 (RTSA) 的研制,其是為迎接與動態(tài) RF 信號有關的測量挑戰(zhàn)專門設計的,如 WLAN 和藍牙等系統(tǒng)中使用的突發(fā)分組傳輸。實時頻譜分析的基本概念是能夠捕獲 RF 信號,把時間同步的數(shù)據無縫捕獲到內存中,在多個域中分析這些數(shù)據。這使得可靠地檢測和檢定隨時間變化的RF 信號特點成為可能。



矢量頻譜分析儀結構



圖 1. 實時頻譜分析儀結構,顯示了 DSP 功能差異。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/8429.htm

    圖 1 是 RTSA ( 泰克 RSA3408A) 簡化的方框圖。 RF 前端可以從 DC 調諧到 8 GHz ,輸入信號下變頻到與 RTSA 最大實時帶寬相關的固定中間頻率。然后信號進行濾波,通過模數(shù)轉換器進行數(shù)字轉換,然后傳送到 DSP 引擎, DSP 引擎管理著儀器的觸發(fā)、內存和分析功能。盡管這一方框圖和采集過程的許多要素與傳統(tǒng) VSA 結構類似,但 RTSA 是為提供實時觸發(fā)、無縫信號捕獲和時間相關多域分析專門優(yōu)化的。此外,模數(shù)轉換器的技術發(fā)展可以實現(xiàn)高動態(tài)范圍、低噪聲轉換,允許 RTSA 進行傳統(tǒng)頻域測量,這些測量要等于或超過許多掃頻分析儀的基本 RF 性能。

    RTSA 的頻率模板觸發(fā)功能允許工程師查看在自由運行模式下不可能看到的難以捕捉的瞬時信號。實時觸發(fā)技術可望可靠地檢測和捕獲間歇性 RF 信號,即使在存在強大得多的相鄰信號時。

    連續(xù)實時記錄

    許多矢量信號分析儀以對被調制信號拍“快照”的方式操作,與此不同, RTSA 在用來進行時域、頻域和調制域測量的時域記錄中沒有空洞或空白。 RTSA 提供的真正的時間相關多域分析允許用戶精確地把多個域中的診斷數(shù)據關聯(lián)起來,迅速理解信號的特點。

    例如, WLAN combo 設備在理想的信號條件下丟棄了 5% 的 WLAN 分組。工程師會發(fā)現(xiàn)很難確定這是由沒有控制的分組碰撞引起的,還是由介質訪問控制 (MAC) 設置中的邏輯問題引起的。

    在傳統(tǒng)矢量頻譜分析儀中,使用 MAC 作為觸發(fā)源不僅需要耗費大量時間進行連接,而且如果 MAC 是需要診斷的問題的一部分,這種方法本身就存在問題。在 VSA 捕獲記錄中捕獲 100 個信號突發(fā),找到五個突發(fā)有問題,是一種效率低下、耗時長的診斷方法。而使用 RTSA 頻率模板觸發(fā)將捕獲這個問題進行分析,而沒有復雜的外部觸發(fā)或耗時的數(shù)據搜索。

    干擾

    Combo 設備的干擾模式數(shù)量要超過典型收發(fā)機。工程師不僅要處理帶內和帶外輻射規(guī)定,還必須處理 RF 輻射對并放的接收機、收發(fā)機和高速微處理器的影響。



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