矢量信号分析基础

测量中很常见。不过注意，时间捕获的数据是实时的，因为所有时间样本都直接传输到可用的存储器中，而没有数据的丢失。

时域显示

VSA 允许你查看和分析时域数据。所显示的时域数据看上去与示波器的显示相似，但是你需要知道正在查看的数据可能是非常不同的。时域显示的是恰好在FFT 处理之前的时间数据。参见图4。VSA 可以提供两个测量模式:基带模式和缩放模式。

基于测量模式，你所看到的时域数据将有很大差别。基带模式提供类似于你在数字示波器上看到的时间数据结果。就像传统的数字信号示波器(DSO)，VSA 以0 时间和0 Hz (DC) 为参考提供实值时间数据。

不过在VSA 上轨迹轨迹可能出现失真，特别是在高频情况下。这是因为VSA 采样率的选择基于优化FFT 分析，在最高频率下每周期可能只有2 或3 次采样；这对于FFT 非常有利，但是对于观察就不是很适合了。相反，DSO 是针对时域分析优化，对输入通常进行过采样。而且，DSO 可以提供额外的信号重建处理能力，使DSO 能够更好地显示实际输入信号的时域表示。此外在最大扫宽下，由于抗混叠滤波器突然的频率截止，有些信号( 特别是方波和瞬时信号) 可能会出现过大的失真或振铃(ringing) 现象。从这个意义上说，DSO 适合采样率和时域的显示，而不适合功率精度和动态范围的显示。

在缩放( 或频段可选择) 模式中，你观察到的是经过混频和正交检波后的时间波形。特别地，所看到的时间数据是经过许多步骤处理的最后结果，基于具体的中心频率和扫宽，这些步骤可能包括模拟下变频、IF 滤波、数字正交混频和数字滤波/ 重采样。结果是一个带宽受限的包括实部和虚部分量复数波形，并且在大多数情况下，它看起来与在示波器上的显示不一样。对于某些用途来说，这可能是非常有价值的信息。例如，它可以解释为"IF 时间"，使用示波器通过在探测接收机IF 频段中探测而进行测量的时域信号。

数字LO 和正交检波算法执行缩放测量功能。在缩放测量中，所选的频率扫宽经过下变频到指定的中心频率(f_center) 的基带上。要完成它，首先数字LO 频率被赋予f_center 值。接着输入信号被正交检波; 使用测量扫宽中心频率的正弦和余弦( 正交) 进行相乘或混频。结果是以f_center 为参考，相位仍与零时触发相关的复数( 实部和虚部) 时域波形。请记住，混频过程的结果分量是频率的和与差( 信号-f_center 和信号+f_center)。因此使用低通滤波器对数据进行进一步处理，只选择出不同的频率。如果载波频率(f_center) 等于 f 中心，那么调制结果是以0 Hz 为中点的正和负频率边带。不过，频谱显示上的标识是正确的中心频率和边带频率值。

图11 显示了13.5 MHz 正弦波在基带带模式和缩放模式下的测量。两个模式测量的扫宽均为36 MHz，起始频率为0 Hz。频率点的数量设置为401。左侧时间轨迹轨迹显示的真实周期约为74 ns (1/13.5 MHz) 的正弦波。右侧时间轨迹轨迹显示了一个周期为222.2 ns (1/4.5 MHz) 的正弦波。这个4.5 MHz 正弦波是VSA 算法中的中心频率18 MHz 与输入信号13.5 MHz 之差。

图11. 基带和缩放时间数据

总结

本节介绍了矢量信号分析(VSA) 的操作理论和测量概念的入门知识。贯穿分析了整个系统方框图，并逐一说明了每个功能以及与FFT 测量过程的关系。你可以看到，VSA 的实现与传统的模拟扫频调谐信号分析有很大差异。VSA 基本上是一个包含全数字IF、DSP 和FFT 分析的数字系统，它提供时域、频域、调制域和码域信号分析能力的测试与测量解决方案。本章介绍了VSA 的频谱分析能力，它通过FFT 分析来实现。还介绍了FFT

测量理论与分析过程的基础知识。矢量分析测量概念和解调框图( 包括数字和模拟调制分析) 将在另一篇"矢量调制分析"中详细说明。

参考文献

[1]安捷伦.安捷伦矢量信号分析基础[G/DK].北京：安捷伦科技（中国）有限公司.2012.