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MDO優(yōu)于頻譜分析儀
大多數(shù)頻譜分析儀能夠以“零跨度”畫面的形式顯示時(shí)域數(shù)據(jù)。從表面上看,這似乎為許多用戶提供了充分的時(shí)域分析功能。但實(shí)際上,普通頻譜分析儀( 即使有零跨度功能) 對(duì)進(jìn)行時(shí)域測(cè)量來說也是次優(yōu)方案。
與普通頻譜分析儀相比,MDO 擁有多個(gè)主要優(yōu)勢(shì):
多條輸入通道,包括模擬、數(shù)字、總線等,提供系統(tǒng)級(jí)洞察力
一條RF 輸入通道,多個(gè)并發(fā)的時(shí)間相關(guān)的頻域和時(shí)域視圖,提供系統(tǒng)重要信息
能夠觀察RF 信號(hào)隨時(shí)間的變化,而沒有傳統(tǒng)頻譜分析儀的結(jié)構(gòu)限制
基于時(shí)間的寬頻譜捕獲帶寬采集結(jié)構(gòu),可以簡(jiǎn)便地分析隨時(shí)間變化、快速發(fā)生的RF 信號(hào)
多條輸入通道
*個(gè)主要優(yōu)勢(shì)源于多條輸入通道。MDO4000 混合域示波器利用MSO 示波器和數(shù)字通道,得到一個(gè)能夠超越普通頻譜分析儀單通道功能的信號(hào)測(cè)量產(chǎn)品?,F(xiàn)代RF 射頻信號(hào)由復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)來生成、接收和管理。串行和并行數(shù)據(jù)總線用于不同組件之間的通信??梢杂晌⑻幚砥鱽砉芾黼娫?。RF 射頻系統(tǒng)本身可以是更大的電子器件的一部分,預(yù)計(jì)提供與RF 射頻系統(tǒng)相關(guān)的進(jìn)一步功能。
趨勢(shì)是RF 射頻信號(hào)在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中被“孤立”的可能性變成小得多。由于傳統(tǒng)頻譜分析儀只有一條輸入通道,專門用來進(jìn)行簡(jiǎn)單的RF 射頻測(cè)量,因此它不能采集嵌入式設(shè)計(jì)(RF, 模擬, 數(shù)字) 的整套信號(hào)以及它們之間的交互。
MDO4000 系列混合域示波器提供了一套完整的輸入通道:
4 條模擬時(shí)域通道,500 MHz 或1 GHz 帶寬,擁有串行總線解碼和觸發(fā)功能
16 條數(shù)字時(shí)域通道,高達(dá)60.6 ps 定時(shí)分辨率,擁有串行總線解碼和觸發(fā)功能
1 條RF 頻域通道,擁有3 GHz 或6 GHz 輸入頻率范圍
更重要的是,這些輸入通道在時(shí)間上是相關(guān)的。混合域示波器可以顯示與測(cè)量從發(fā)送給RF 發(fā)射機(jī)的串行數(shù)據(jù)命到達(dá)的時(shí)刻,到RF 突發(fā)脈沖被發(fā)射時(shí)刻之間的定時(shí)關(guān)系,從而了解電子系統(tǒng)內(nèi)部多個(gè)信號(hào)之間的交互關(guān)系,這樣對(duì)透視、診斷和調(diào)試設(shè)備的行為至關(guān)重要。盡管示波器用戶已經(jīng)熟悉這一領(lǐng)域的這種多通道視圖,混合域示波器使得頻譜分析儀用戶*次能夠輕松獲得多通道同時(shí)分析的優(yōu)勢(shì)。
圖7. 頻譜分析儀以20 kHz 的RBW 測(cè)量20 MHz 頻譜中的信號(hào)。
同時(shí)的RF 信號(hào)時(shí)域與頻域視圖
由于能夠同時(shí)觀察隨時(shí)間變化的信號(hào)的時(shí)域和頻域,因此了解信號(hào)行為的真正特點(diǎn)現(xiàn)在要容易得多了。一些簡(jiǎn)單的射頻事件,如跳頻信號(hào),使用傳統(tǒng)的頻譜分析儀很難得到概括的了解。下面的實(shí)例演示了MDO 混合域示波器結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的頻譜分析儀會(huì)掃描用戶自定義的頻譜。在圖7所示的實(shí)例中,傳統(tǒng)頻譜分析儀被設(shè)置成以20 kHz 的分辨率帶寬掃描通過20 MHz 的頻譜。在這些設(shè)置下,頻譜分析儀的掃描時(shí)長(zhǎng)默認(rèn)為146 ms。在Max Hold曲線( 藍(lán)色曲線) 和Normal 曲線( 黃色曲線) 中,很難從累積的或瞬時(shí)的頻譜視圖中了解信號(hào)的時(shí)域特點(diǎn)。使用傳統(tǒng)頻譜分析儀觀察這個(gè)信號(hào)時(shí)域特點(diǎn)的*方式是采用零跨度模式;但是,頻譜分析儀零跨度模式下的時(shí)域帶寬受到頻譜分析儀zui大分辨率帶寬的限制。由于這個(gè)信號(hào)的頻譜特點(diǎn)明顯超出了典型頻譜分析儀的分辨率帶寬的極限(10 MHz),因此使用傳統(tǒng)頻譜分析儀零跨度模式并不能觀察這類信號(hào)。此外,在傳統(tǒng)頻譜分析儀中選擇零跨度模式時(shí),信號(hào)的頻譜視圖就無法提供了。圖8 是現(xiàn)在在MDO4000 上時(shí)域畫面和頻域畫面觀察的同一信號(hào)。在顯示的Max Hold 和Normal 曲線中,現(xiàn)在很明顯這個(gè)信號(hào)不象傳統(tǒng)頻譜分析儀看到得那樣亂。Normal 曲線顯示了與時(shí)域畫面中顯示的頻譜時(shí)間相關(guān)的信號(hào)的FFT( 時(shí)域和頻域相關(guān)部分將詳細(xì)討論頻譜時(shí)間)。在頻譜分析儀的RBW 設(shè)置下,顯示這個(gè)信號(hào)要求的采集時(shí)間稱為頻譜時(shí)間。這個(gè)采集時(shí)間小于115 us,代表著圖7 中信號(hào)的相同帶寬,但信號(hào)采集速度要快1300 倍。了解RF 信號(hào)并發(fā)的時(shí)間和頻率視圖提供了必要的信息,可以了解現(xiàn)代信號(hào)特點(diǎn),正確進(jìn)行測(cè)量設(shè)置。在概括介紹頻譜分析儀結(jié)構(gòu)時(shí),我們將詳細(xì)討論這個(gè)實(shí)例。
圖8. 相同的信號(hào)和設(shè)置,在MDO 上的時(shí)域和頻域視圖。
RF 信號(hào)隨時(shí)間變化的視圖
傳統(tǒng)頻譜分析儀的時(shí)域視圖只能分析信號(hào)幅度隨時(shí)間變化,如前所述,傳統(tǒng)頻譜分析儀不能同時(shí)顯示信號(hào)的頻譜和時(shí)域視圖。此外,傳統(tǒng)頻譜分析儀不能隨時(shí)顯示頻率和和相位隨時(shí)間的變化??紤]到這些局限性,我們將比較MDO4000 混合域示波器在觀察脈沖式信號(hào)時(shí)與傳統(tǒng)頻譜分析儀相比的優(yōu)勢(shì),其中所使用是相對(duì)重復(fù)性、不隨頻率變化的信號(hào)。圖9 (a/b) 顯示了脈沖式信號(hào)的頻譜和零跨度視圖。圖9(b) 中的零跨度畫面顯示了幅度隨時(shí)間變化的時(shí)變特點(diǎn)。這個(gè)信號(hào)似乎是某種脈沖式能量,占空比約為每10 us。在RBW 設(shè)置成頻譜分析儀zui大值時(shí),傳統(tǒng)頻譜分析儀的零跨度模式可以地表示信號(hào)的時(shí)域視圖。如果信號(hào)的上升時(shí)間比輸入信號(hào)的RBW 快,那么幅度隨時(shí)間變化的畫面就是一個(gè)扭曲的表達(dá)。MDO4000 系列混合域示波器基礎(chǔ)知識(shí)大全
圖9 (a,b). 顯示了寬帶脈沖信號(hào) (a) 在零跨度時(shí)的頻譜(b) 它的時(shí)域視圖。
圖10 顯示了同一信號(hào)的時(shí)域與頻域畫面同時(shí)在MDO4000 混合域示波器被顯示。注意時(shí)域畫面可以立即看到幅度隨時(shí)間的變化和測(cè)量。對(duì)比圖10 中的幅度隨時(shí)間的變化與傳統(tǒng)頻譜分析儀圖9(b) 的零跨度畫面,RBW 的限制導(dǎo)致的信號(hào)失真就十分明顯了。幅度隨時(shí)間的變化曲線中的測(cè)量中得知,信號(hào)的上升時(shí)間為2.883 ns,脈沖時(shí)長(zhǎng)為1 us。傳統(tǒng)頻譜分析儀帶寬和RBW 有限,因此不能準(zhǔn)確地顯示或測(cè)量上升時(shí)間。MDO4000 混合域示波器不僅能夠觀察RF 射頻信號(hào)隨時(shí)間的變化( 包括幅度、相位和頻率隨時(shí)間的變化),而且其結(jié)構(gòu)不會(huì)象傳統(tǒng)頻譜分析儀那樣導(dǎo)致信號(hào)的時(shí)域曲線失真,因?yàn)镸DO4000 混合域示波器的時(shí)域視圖不受儀器的RBW 設(shè)置限制。
圖10. 帶時(shí)域測(cè)量的脈沖式信號(hào)的時(shí)域和頻域視圖。
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