使用MDO4000和RSAVu测试无线设计

引言

在把RF技术整合到设计中时，嵌入式设计人员发现有许多新问题需要解决：(系统中的蓝牙芯片是否以预期方式发送)？802.11芯片组在运行过程中是否正确编程？怎样追踪发射机与接收机之间的交互过程？

在这些问题上，混合信号示波器(MSO)显得力不从心，因为它只适合处理模拟信号和数字信号，而不能高效测量RF信号。另一方面，频谱分析仪很难整合到处理系统级问题的测量环境中，因为在这种环境下，与系统其它部分-的时间相关性非常重要。设计人员正努力在这种环境中设计、调试和检验系统。

泰克MDO4000系列混合域示波器是一种内置频谱分析仪的革命性示波器，它不仅仅是一种新的示波器，而且变革了您的测试方式。它捕获时间相关的模拟信号、数字信号和RF信号，系统级全面了解被测器件的特点，一目了然地同时观测时域信息和频域信息。可以观察任意时间点上的射频(RF)频谱，及其变化过程。这样一台高度集成的示波器，可以帮助您迅速高效地解决最复杂的设计问题。

2.4GHz ISM频段

2.4GHz ISM无线频段在国际上被专门分给工业、科学和医疗中的射频(RF)信号使用，而不是用于通信目的。这些频段中的应用包括射频加热处理、微波炉和医用热疗机等。

尽管最初分配目的不同，但近年来，短距离、低功耗通信系统在这些频道的应用正在飞速增长。无绳电话、蓝牙设备、NFC设备和无线计算机网络都使用ISM频段。

在2.4GHz-2.5GHz范围内，最典型的无线技术是WLAN802.11a/b/g/n和蓝牙。WLAN信号是一种突发脉冲信号，通常会占用最高20MHz-40MHz的带宽。蓝牙采用称为跳频的无线技术，在79条通道上跳频(每条通道1MHz；中心频率为2402-2480MHz)。信号的瞬态特点使得传统频谱分析仪很难看到或测量这些信号。通过提供超宽带宽，MDO4000可以高效捕获WLAN突发信号及整个蓝牙跳频频段。

图1.2.4GHzISM频段上的WLAN和蓝牙信号。

在MDO4000上捕获WLAN信号捕获WLAN信号设置起来非常简单。如图2所示，把一个垂直放置的RF天线连接到MDO4000的射频输入端。为整体了解2.4GHz上的信号，我们在MDO4000上打开"RF spectrum"(RF频谱)，把Center Frequency(中心频率)设置成2.42GHz，把捕获带宽设置成100MHz。如果想以预置的信号功率条件来捕获突发脉冲信号，"The RF Power Trigger"(射频功率触发)是一种非常有用的功能。它在3GHz带宽范围内有效。在WLAN信号出现后，调节Center Frequency(中心频率)，将WLAN信号移到频谱视图的中心。为限制MDO4000上的信号，我们可以把频宽减小到40MHz，然后打开"The RF Power Trigger"(射频功率触发)，触发WLAN脉冲。

图2.MDO4000无线信号测试的设置。

时间相关

时间相关是MDO4000的主要优势之一。

通过MDO4000上的"RF vs Time Traces"(RF对时间曲线)，设计工程师能够看到在一段长时间采集的数据内部任意时点上的信号的RF频谱，了解频谱怎样随时间变化。共提供了三种曲线：Amplitude vs Time(幅度对时间)、Frequency vs Time(频率对时间)和Phase vs Time(相位对时间)。

打开"Amplitude vs Time"(幅度对时间)曲线，我们可以观察WLAN信号幅度怎样随时间变化。

时域画面底部的橙色条称为"Spectrum Time"(频谱分析时间窗)。通过在整个时域界面中移动"Spectrum Time"(频谱分析时间窗)，用户可以直观地看到采集数据中任意点上的RF频谱。

例如，在图3中，"Amplitude vs Time"(幅度对时间)曲线显示先后捕获了两个WLAN数据包(脉冲)。"Spectrum Time"(频谱时间)位于第一个WLAN数据包下面，因此频域显示了第一个WLAN数据包的RF频谱。

图3.第一个WLAN数据包的频谱。 

图4.弱WLAN信号的频谱。

在图4中，在"Spectrum Time"(频谱时间)移到左面和低幅度信号(在时域画面上)下面时，频域画面现在显示了另一个WLAN信号的对应频谱，第二个WLAN信号要弱得多。用户可以使用缩放功能，更仔细地查看这个WLAN数据包，如图5所示。通过缩放功能，WLAN数据和"Spectrum Time"(频谱分析时间窗)已经被放大，可以清楚地识别WLAN帧头(平滑部分)和有效数据。

 
图5.放大后的WLAN数据包。

时间相关不仅可用于"RF vs. Time traces"(RF对时间曲线)的分析，还适用于模拟信号/数字信号与RF信号的同步显示，这是MDO4000上最独特、最强大的功能之一。

自动频域测量

MDO4000在频域中提供了三种自动测量功能：Channel Power(信道功率)、Occupied Bandwidth(占用带宽)和Adjacent Channel Power Ratio(邻道功率比)。

"Channel Power"(信道功率)测量由"Channel Width"(信道宽度)确定的带宽内部信