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利用混合域分析仪进行跨域分析

时间:11-17 来源:3721RD 点击:

射频信号频率为900MHz;图5(b)中,频谱时刻位于控制脉冲时刻,此时没有射频信号;图5(c)中,频谱时刻位于控制脉冲右侧较远处,此时射频信号频率为2.4GHz。

图5:MDO4000分析仪跨域分析能力。

通过这一实例,可以轻松地看到射频信号的频谱与控制脉冲之间的关系,充分体现了跨域分析的特点与优势。

如何实现跨域分析
既然跨域分析指的是时域、频域、调制域协同分析,那么能否将用于时域分析的示波器和频域及调制域分析的频谱仪或矢量信号分析仪组成测试系统进行跨域分析?答案是否定的!因为示波器和频谱仪或矢量信号分析仪是不同的仪器,即使都用外部时钟同步,但独立的触发机制使得它们难以获得相同时基;即使忽略各仪器触发的不确定性所带来的时基误差,各台仪器分别显示的结果也很难在时间轴上对应起来。

或许有人会提出这样一个疑问:既然示波器可以测试各通道不同信号的时序关系,如果牺牲一个示波器通道,将射频信号接到该通道,然后利用示波器的FFT显示该通道的频谱,这样不是就可以进行跨域分析了吗?答案同样也是否定的。

图3是示波器截图,1通道黄色信号为控制脉冲,2通道蓝色信号为数据,3通道粉丝信号为接入的射频信号,红色曲线为3通道射频信号的FFT频谱。该射频信号在控制脉冲发出以前发射900MHz载波,在控制脉冲发出后发射2.4GHz载波。从这张截图可以发现如下问题:该示波器带宽为1GHz,因此3通道无法正确显示控制脉冲以后的2.4GHz载波;红色FFT频谱为3通道全部样点的FFT,没有时间轴上的信息。鉴于以上两点,红色FFT频谱仅显示900MHz载波频谱,无法显示整个频谱变化的过程,因此这种方法无法用于跨域分析。

图3:示波器截图。

作为对比,将上图中3通道射频信号接入频谱仪,其显示频谱如图4(a)所示。在该频谱中,可以同时看到900MHz与2.4GHz信号。将图4(a)的频谱显示改为最大保持模式,得到图4(b)的频谱。我们发现在2.5GHz处会时断时续地出现一个信号。

图4(a)、4(b)是频谱仪可以得到的最大信息。我们无法从中看出该频谱随时间的变化,更无法得到射频信号与控制脉冲之间的时序关系。MDO4000分析仪的出现很好地解决了时间和触发的同步问题,使得频域、时域、调制域波形得以在时间轴上同步显示,为嵌入式、数字射频系统的设计、研发、调试提供了创新的手段。

图4:频谱仪可得到的最大信息。

下面通过图5(a)~(c)来示意MDO4000分析仪的跨域分析能力。MDO4000的1通道接入控制脉冲信号(黄色),其它通道信号将在下文做进一步说明。在每张截图旁边,分别标注了红色箭头,指向当前的频谱时刻和频谱显示的相应载波。图5(a)中,频谱时刻位于控制脉冲左侧,此时射频信号频率为900MHz;图5(b)中,频谱时刻位于控制脉冲时刻,此时没有射频信号;图5(c)中,频谱时刻位于控制脉冲右侧较远处,此时射频信号频率为2.4GHz。

图5:MDO4000分析仪跨域分析能力。

通过这一实例,可以轻松地看到射频信号的频谱与控制脉冲之间的关系,充分体现了跨域分析的特点与优势。

帮助提高系统的控制及编程效率
帮助提高系统的控制效率及编程效率 在图5(a)~(c)的案例中,仅解释了射频信号与控制脉冲之间的关系,对其它信号并未解释。下面将图5(a)~(c)案例中的时基展开,得到图7(a)~(d),来分析一下该系统工作过程。在黄色触发脉冲发出以前,该系统射频为900MHz(图5(a)),黄色触发脉冲发出后,射频信号经短暂的时延后中断发射。在黄色触发脉冲结束时,SPI总线发出第一组指令7C-00-93H;经80us后又发出第二组指令00-00-20H;再经80us发出第三组指令20-31-41H。通过上节锁相环及跳频案例,可以知道,第三组20-31-41H指令是控制锁相环锁定到2.4GHz的指令。因此,在第三组指令发出后,VCO开始工作,经160us达到锁定状态,射频信号最终稳定在2.4GHz频率上(图7(d))。

图7:将图5案例中的时基展开。

然而,本例中的指令分三组发出,每组间有80us的时延。在前两组指令发出时,射频工作在2.5G左右,等于空耗了160us的时间,设计效率大大降低。这对需要实时控制的嵌入式或数字射频系统来说,是不可接受的。

通过本测试案例,可以看到跨域分析能够使得射频信号与控制信号间的时序关系成为可能。有了这样的测试结果,在编程或设计控制信号时序时,能够在保留必要冗余的前提下,最大限度地减少射频等待发射的时间,从而提高系统的工作效率。

发现传统手段难以发现的潜在问题,提高系统可靠性 在之前的实例中,曾展示了利用MDO4000测试基带调制信号与射频信号之间的时延。该时延为10

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